C++11 STL array容器

std::array是在C++11标准中增加的STL容器，它的设计目的是提供与原生数组类似的功能与性能。也正因此，使得std::array有很多与其他容器不同的特殊之处，比如：std::array的元素是直接存放在实例内部，而不是在堆上分配空间；std::array的构造函数、析构函数和赋值操作符都是编译器隐式声明的。

std::array是具有固定大小的数组。因此，它并不支持添加或删除元素等改变大小的操作。也就是说，当定义一个array时，除了指定元素类型，还要指定容器大小。

既然有了内置的数组，为什么还要引入array呢？

内置的数组有很多麻烦的地方，比如无法直接对象赋值，无法直接拷贝等等，同时内置的数组又有很多比较难理解的地方，比如数组名是数组的起始地址等等。相比较于如vector等容器的操作，内置数组确实有一些不方便的地方。因此，C++11就引入array容器来代替内置数组。

简单来说，std::array除了有内置数组支持随机访问、效率高、存储大小固定等特点外，还支持迭代器访问、获取容量、获得原始指针等高级功能。而且它还不会退化成指针给开发人员造成困惑。

std::array的使用

使用array之前，需要包含头文件：

# include <array>
array 容器以类模板的形式定义在 <array> 头文件，并位于命名空间 std 中，如下所示：

namespace std{
    template <typename T, size_t N>
    class array;
}

在 array<T,N> 类模板中，T 用于指明容器中的存储的具体数据类型，N 用于指明容器的大小，需要注意的是，这里的 N 必须是常量，不能用变量表示，但对于内置数组来说，是可以使用变量来指定数组大小的。

定义array时，可以使用{}来直接初始化，也可以使用另外的array来构造，但不可以使用内置数组来构造。
注意：

std::array<double, 10> values {0.5,1.0,1.5,,2.0};

 

可以看到，这里只初始化了前 4 个元素，剩余的元素都会被初始化为 0.0。图 1 说明了这一点。

 

std::array成员函数

成员函数	功能
begin()	返回指向容器中第一个元素的随机访问迭代器。
end()	返回指向容器最后一个元素之后一个位置的随机访问迭代器，通常和 begin() 结合使用。
rbegin()	返回指向最后一个元素的随机访问迭代器。
rend()	返回指向第一个元素之前一个位置的随机访问迭代器。
cbegin()	和 begin() 功能相同，只不过在其基础上增加了 const 属性，不能用于修改元素。
cend()	和 end() 功能相同，只不过在其基础上，增加了 const 属性，不能用于修改元素。
crbegin()	和 rbegin() 功能相同，只不过在其基础上，增加了 const 属性，不能用于修改元素。
crend()	和 rend() 功能相同，只不过在其基础上，增加了 const 属性，不能用于修改元素。
size()	返回容器中当前元素的数量，其值始终等于初始化 array 类的第二个模板参数 N。
max_size()	返回容器可容纳元素的最大数量，其值始终等于初始化 array 类的第二个模板参数 N。
empty()	判断容器是否为空，和通过 size()==0 的判断条件功能相同，但其效率可能更快。
at(n)	返回容器中 n 位置处元素的引用，该函数自动检查 n 是否在有效的范围内，如果不是则抛出 out_of_range 异常。
front()	返回容器中第一个元素的直接引用，该函数不适用于空的 array 容器。
back()	返回容器中最后一个元素的直接应用，该函数同样不适用于空的 array 容器。
data()	返回一个指向容器首个元素的指针。利用该指针，可实现复制容器中所有元素等类似功能。
fill(val)	将 val 这个值赋值给容器中的每个元素。
array1.swap(array2)	交换 array1 和 array2 容器中的所有元素，但前提是它们具有相同的长度和类型。

C++ 11 标准库还新增加了 begin() 和 end() 这 2 个函数，和 array 容器包含的 begin() 和 end() 成员函数不同的是，标准库提供的这 2 个函数的操作对象，既可以是容器，还可以是普通数组。当操作对象是容器时，它和容器包含的 begin() 和 end() 成员函数的功能完全相同；如果操作对象是普通数组，则 begin() 函数返回的是指向数组第一个元素的指针，同样 end() 返回指向数组中最后一个元素之后一个位置的指针（注意不是最后一个元素）。

在 <array> 头文件中重载了 get() 全局函数，该重载函数的功能是访问容器中指定的元素，并返回该元素的引用。

正是由于 array 容器中包含了 at() 这样的成员函数，使得操作元素时比普通数组更安全。

例：

#include <iostream>
//需要引入 array 头文件
#include <array>
using namespace std;
int main()
{
    std::array<int, 4> values{};
    //初始化 values 容器为 {0,1,2,3}
    for (int i = 0; i < values.size(); i++) {
        values.at(i) = i;
    }
    //使用 get() 重载函数输出指定位置元素
    cout << get<3>(values) << endl;
    //如果容器不为空，则输出容器中所有的元素
    if (!values.empty()) {
        for (auto val = values.begin(); val < values.end(); val++) {
            cout << *val << " ";
        }
    }
}

输出：

3
0 1 2 3

　　

参考C++ array(STL array)容器用法详解 (biancheng.net)、【C++】C++11的std::array的详细剖析_Yngz_Miao的博客-CSDN博客