c++ array模板类使用

目录

　　1、array模板类的定义

　　　　（1）array模板类的声明

　　　　（2）容器属性

　　　　（3）array模板类的说明

　　　　（4）array模板类的头文件

　　2、array模板类的使用

　　　　（1）Iterators

　　　　（2）Capacity

　　　　（3）Element access

　　　　（4）Modifiers

　　　　（5）Compare

　　　　（6）Other

　　3、普通数组、array和vector的简单比较

　　本章是对c++ array模板类的知识归纳，讲述了c++中array模板类的使用，不涉及原理方面的内容。c++中的数组类型是继承了c语言的特性，在使用数组的时候要注意数组越界操作问题。为了更安全的对数组进行操作，c++提出了数组模板类array。

1、array模板类的定义

　　（1）array模板类的声明

template <class T，size_t N> class array;

　　　　数组类是固定大小的序列容器，它们包含以严格线性序列排序的特定数量的元素。数组类具有固定大小，并且不通过分配器管理其元素的分配，它们是封装固定大小元素数组的聚合类型。

　　（2）容器属性

　　　　序列容器中的元素按严格的线性顺序排序。各个元素按其顺序访问它们的位置。

　　　　元素存储在连续的存储器位置，允许对元素进行恒定时间随机访问。可以偏移元素的指针以访问其他元素。

　　　　容器使用隐式构造函数和析构函数静态分配所需的空间。它的大小是编译时常量。没有内存或时间开销。

　　（3）array模板类的说明

　　　　array模板类中T为包含元素的类型（std::array::value_type），N为元素个数。

　　（4）array模板类头文件

　　　　使用array模板类之前需要包含#include <array>头文件！

2、array模板类的使用

　　（1）Iterators

　　　　　　Iterators迭代器的作用是遍历array数组类中的元素。可以通过begin/end()、rbegin/rend()、cbegin/cend()、crbegin/crend()等函数进行访问。

begin	Return iterator to beginning
end	Return iterator to end
rbegin	Return reverse iterator to reverse beginning
rend	Return reverse iterator to reverse end
cbegin	Return const_iterator to beginning
cend	Return const_iterator to end
crbegin	Return const_reverse_iterator to reverse beginning
crend	Return const_reverse_iterator to reverse end

　　参考代码如下所示：

/*****************************************************
Copyright (C) 2018. All rights reserved.
File name     ： array.cpp
Version       ： v1.0
Author        ： zhengqijun
Date          ： 2018-08-10
Function List ：
Description   ： array container.
******************************************************/
 
#include <iostream>
#include <array>
 
int main(void) {
    std::array<int, 5> arr = {1, 2, 3, 4, 5};
 
    std::cout << "array values: ";
    for (auto it = arr.begin(); it != arr.end(); ++it) {
        std::cout << *it << " ";
    }
    std::cout << std::endl;
 
    return 0;
}

　　运行结果如下所示：

array values: 1 2 3 4 5

　　（2）Capacity

　　　　array数组容器的大小是固定的。可以通过sizeof()、size()、max_size()、empty()等函数进行检测。

size	Return size
max_size	Return maximum size
empty	Test whether list is empty

　　测试array数组容器大小的参考代码如下所示：

/*****************************************************
Copyright (C) 2018. All rights reserved.
File name     ： array.cpp
Version       ： v1.0
Author        ： zhengqijun
Date          ： 2018-08-10
Function List ：
Description   ： array container.
******************************************************/
 
#include <iostream>
#include <array>
 
int main(void) {
    std::array<int, 5> arr = {1, 2, 3, 4, 5};
 
    std::cout << "sizeof(array) = " << sizeof(arr) << std::endl;
    std::cout << "size of array = " << arr.size() << std::endl;
    std::cout << "max_size of array = " << arr.max_size() << std::endl;
 
    if (arr.empty()) {
        std::cout << "array is empty!" << std::endl;
    } else {
        std::cout << "array is not empty!" << std::endl;
    }
 
    return 0;
}

　　运行结果如下所示：

sizeof(array) = 20
size of array = 5
max_size of array = 5
array is not empty!

　　（3）Element access

　　　　可以通过下标[ ]、at()、front()、back()、data()等函数访问array容器内的元素。

operator[ ]	Access element
at	Access element
front	Access first element
back	Access last element
data	Get pointer to first data

　　参考代码如下：

/*****************************************************
Copyright (C) 2018. All rights reserved.
File name     ： array.cpp
Version       ： v1.0
Author        ： zhengqijun
Date          ： 2018-08-10
Function List ：
Description   ： array container.
******************************************************/
 
#include <iostream>
#include <array>
 
int main(void) {
    std::array<int, 5> arr = {1, 2, 3, 4, 5};
 
    std::cout << "array[0] = " << arr[0] << std::endl;
    std::cout << "array.at(4) = " << arr.at(4) << std::endl;
    std::cout << "array.front() = " << arr.front() << std::endl;
    std::cout << "array.back() = " << arr.back() << std::endl;
    std::cout << "&array: " << arr.data() << " = " << &arr << std::endl;
 
    return 0;
}

　　运行结果如下所示：

array[0] = 1
array.at(4) = 5
array.front() = 1
array.back() = 5
&array: 0x7ffd22df6e50 = 0x7ffd22df6e50

　　（4）Modifiers

　　　　可以使用fill()、swap()等函数对array容器整体进行操作。

fill	Fill array with value
swap	Swap content

　　参考代码如下所示：

/*****************************************************
Copyright (C) 2018. All rights reserved.
File name     ： array.cpp
Version       ： v1.0
Author        ： zhengqijun
Date          ： 2018-08-10
Function List ：
Description   ： array container.
******************************************************/
 
#include <iostream>
#include <array>
 
int main(void) {
    std::array<int, 5> arr;
 
    arr.fill(5);  // fill
 
    std::cout << "array values: ";
    for (auto i : arr) {
        std::cout << i << " ";
    }
    std::cout << std::endl;
 
    std::array<int, 3> first = {1, 2, 3};
    std::array<int, 3> second = {6, 5, 4};
 
    std::cout << "first  array values: ";
    for (auto it = first.begin(); it != first.end(); ++it) {
        std::cout << *it << " ";
    }
    std::cout << std::endl;
 
    std::cout << "second array values: ";
    for (auto it = second.begin(); it != second.end(); ++it) {
        std::cout << *it << " ";
    }
    std::cout << std::endl;
 
    first.swap(second);  // swap
 
    std::cout << "swap array success!" << std::endl;
 
    std::cout << "first  array values: ";
    for (auto it = first.begin(); it != first.end(); ++it) {
        std::cout << *it << " ";
    }
    std::cout << std::endl;
 
    std::cout << "second array values: ";
    for (auto it = second.begin(); it != second.end(); ++it) {
        std::cout << *it << " ";
    }
    std::cout << std::endl;
 
    return 0;
}

　　运行结果如下所示：

array values: 5 5 5 5 5 
first  array values: 1 2 3 
second array values: 6 5 4 
swap array success!
first  array values: 6 5 4 
second array values: 1 2 3 

　　（5）Compare

　　　　还可以使用>  <  ==等符号对两个array数组容器进行比较。

　　参考代码如下所示：

/*****************************************************
Copyright (C) 2018. All rights reserved.
File name     ： array.cpp
Version       ： v1.0
Author        ： zhengqijun
Date          ： 2018-08-10
Function List ：
Description   ： array container.
******************************************************/
 
#include <iostream>
#include <array>
 
int main(void) {
    std::array<int,5> a = {10, 20, 30, 40, 50};
    std::array<int,5> b = {10, 20, 30, 40, 50};
    std::array<int,5> c = {50, 40, 30, 20, 10};
 
    if (a == b) {
        std::cout << "a == b" << std::endl;
    } else {
        std::cout << "a != b" << std::endl;
    }
 
    if (a == c) {
        std::cout << "a == c" << std::endl;
    } else {
        std::cout << "a != c" << std::endl;
    }
 
    if (a < c) {
        std::cout << "a < c" << std::endl;
    } else {
        std::cout << "a >= c" << std::endl;
    }
 
    return 0;
}
 

　　运行结果如下所示：

a == b
a != c
a < c

　　6）Other

　　　　c++重载了get()函数来访问数组容器中的元素，为了和元组相似，还重载了tuple_size和tuple_element类型。

get( array)	Get element (tuple interface)
tuple_element<array>	Tuple element type for array
tuple_size<array>	Tuple size traits for array

　　参考代码如下所示：

/*****************************************************
Copyright (C) 2018. All rights reserved.
File name     ： array.cpp
Version       ： v1.0
Author        ： zhengqijun
Date          ： 2018-08-10
Function List ：
Description   ： array container.
******************************************************/
 
#include <iostream>
#include <array>
#include <tuple>
 
int main(void) {
    std::array<int,3> myarray = {10, 20, 30};
    std::tuple<int, int, int> mytuple (10, 20, 30);
 
    std::tuple_element<0, decltype(myarray)>::type myelement;  // int myelement
 
    myelement = std::get<2>(myarray);
    std::get<2>(myarray) = std::get<0>(myarray);
    std::get<0>(myarray) = myelement;
 
    std::cout << "first element in myarray: " << std::get<0>(myarray) << std::endl;
    std::cout << "first element in mytuple: " << std::get<0>(mytuple) << std::endl;
 
    return 0;
}

　　运行结果如下所示：

first element in myarray: 30
first element in mytuple: 10

 3、普通数组、array和vector的简单比较

　　（1）普通数组

typeName arrayName[ayyaySize];
int ragnar[7];  //创建一个包含7个int类型的数组ragnar

 

 

 

　　创建数组的过程其实是在内存中申请了一个连续的int类型宽度的空间,用下标来代替每个元素的变量名.

　　赋值的方式
　　　　1）初始化数组,一个一个赋值

int ragnar[3];
ragnar[0]=1;

　　　　2）初始化数组,并全部赋值

int ragnar[3]={}; //全部赋值为0
int ragnar[3]={1,2,3};//分别赋值
int ragnar[]={1,2,3};//自动识别长度

　　（2）vector

　　　　模板类vector类似于string类,也是一种动态数组.可以在运行阶段设置vector对象的长度,可在末尾附加新数据,还可以在中间插入新数据.它是new创建动态数组的替代品.实际上,vector类确实使用new和delete来管理内存,但这种工作是自动完成的.
　　　　首先,使用vector对象,必须包含头文件vector.
　　　　其次,vcetor包含在命名空间std中,因此可以使用using编译命令/using声明或std::vector
　　　　第三,模板使用不同的语法来支出它的存储的数据类型
　　　　第四,vector类使用不同的语法来指定元素数

vector<typeName> vt(nElem)

include <vector>
using namespace std;//创建一个0长度的vector
vector<int> vi;
vector<double> vd(10); // 创建10个double类型的vector

　　（3）Array

　　　　array也位于名称空间std中,与数组一样,array对象的长度也是固定的,也使用栈(静态内存分配),而不是自由存储区,因此其效率与数组相同,但更方便,更安全.

array<typeName, nElem> arr;

# include <array>
using namespace std;
array<int, 5> ai;
array<double, 4> ad = {1.1,1.2,1.2,1.3};

比较三者之间的区别

数组	vector	array
访问方式	支持标准访问	支持标准访问
存储位置	堆	栈
复制	逐个复制