文章目录

  • C++ | C++ STL array容器
  • C++ array(`STL array`)容器用法详解
  • `array`容器成员函数汇总
  • 实例1
  • C++ STL array随机访问迭代器
  • `array` 支持迭代器的成员函数
  • `begin()/end()` 和 `cbegin()/cend()`
  • 实例2
  • `rbegin()`/`rend()` 和 `crbegin()`/`crend()`
  • 实例3
  • C++ STL `array`容器访问元素的几种方式
  • 访问array容器中单个元素
  • 访问array容器中多个元素
  • C++ array容器：普通数组的“升级版”
  • 实例4
  • 实例5
  • 实例6
  • 实例7
  • 实例8

C++ | C++ STL array容器

C++ array(STL array)容器用法详解

array 容器是 C++ 11 标准中新增的序列容器(std::array)，简单地理解，它就是在 C++ 普通数组的基础上，添加了一些成员函数和全局函数。在使用上，它比普通数组更安全，且效率并没有因此变差。

和其它容器不同，array 容器的大小是固定的，无法动态的扩展或收缩，这也就意味着，在使用该容器的过程无法借由增加或移除元素而改变其大小，它只允许访问或者替换存储的元素。标准手册

#include <array>
using namespace std; // 默认使用std命名空间
template < class T, size_t N > class array;

T：包含的元素的类型。别名为成员类型array::value_type。

N:数组的大小，以元素数表示(必须为常量)。

std::array<double, 10> values; // 创建具有 10 个 double 类型元素的 array 容器,初始化为0
std::array<double, 10> values = {0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5};

C++ | C++ STL array容器(序列)_成员函数

array容器成员函数汇总

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。

实例1

/*******************************************************************
 *   > File Name: array-begin.cpp
 *   > Create Time: 2021年09月28日 22:33:02
 ******************************************************************/
#include <iostream>
#include <array>
using namespace std;

int main(int argc, char* argv[])
{
    std::array<int, 5> myarray = {2, 16, 77, 34, 50};
    
    std::cout << "myarray contains:";
    /*auto使编译器自动判定变量的类型,输出容器中的所有值*/
    for(auto it = myarray.begin(); it != myarray.end(); ++it){
        std::cout << ' ' << *it;
    }

    //使用 get() 重载函数输出指定位置元素
    std::cout << endl << get<3>(myarray) << endl;;

    return 0;
}

编译、运行：

PS D:\study\cplusplus\day11> make
g++ -o array-begin array-begin.cpp -g -Wall -std=c++11
PS D:\study\cplusplus\day11> .\array-begin.exe
myarray contains: 2 16 77 34 50

C++ STL array随机访问迭代器

array 支持迭代器的成员函数

begin()

返回指向容器中第一个元素的正向迭代器；如果是 const 类型容器，在该函数返回的是常量正向迭代器。

end()

返回指向容器最后一个元素之后一个位置的正向迭代器；如果是 const 类型容器，在该函数返回的是常量正向迭代器。此函数通常和 begin() 搭配使用。

rbegin()

返回指向最后一个元素的反向迭代器；如果是 const 类型容器，在该函数返回的是常量反向迭代器。

rend()

返回指向第一个元素之前一个位置的反向迭代器。如果是 const 类型容器，在该函数返回的是常量反向迭代器。此函数通常和 rbegin() 搭配使用。

cbegin()

和 begin() 功能类似，只不过其返回的迭代器类型为常量正向迭代器，不能用于修改元素。

cend()

和 end() 功能相同，只不过其返回的迭代器类型为常量正向迭代器，不能用于修改元素。

crbegin()

和 rbegin() 功能相同，只不过其返回的迭代器类型为常量反向迭代器，不能用于修改元素。

crend()

和 rend() 功能相同，只不过其返回的迭代器类型为常量反向迭代器，不能用于修改元素。

C++ | C++ STL array容器(序列)_成员函数_02

begin()/end() 和 cbegin()/cend()

实例2

/*******************************************************************
 *   > File Name: array-iterator.cpp
 *   > Create Time: 2021年09月28日 23:08:10
 ******************************************************************/
#include <iostream>
#include <array>
using namespace std;

int main(int argc, char* argv[])
{
    array<int, 5> values;
    int h = 1;
    #if 0
    auto first = values.begin(); // OK
    auto last = values.end(); // OK
    #else
    auto first = std::begin(values); // OK
    auto last = std::end (values); // OK
    #endif

    /* 初始化容器 */
    while(first != last){
        *first = h;
        ++first; // ++ 指的是迭代器向右移动一位
        h++;
    }

    first = values.begin();
    while(first != last){
        cout << *first << " ";
        ++first; // ++ 指的是迭代器向右移动一位
    }
    cout << endl;

    auto first1 = values.cbegin();
    while(first1 != values.cend()){
        /* 可以使用 const 类型迭代器访问元素 */
        cout << *first1 << " "; //不能用来修改元素
        ++first1; // ++ 指的是迭代器向右移动一位
    }
    cout << endl;

    return 0;
}

编译、运行：

PS D:\study\cplusplus\day11> make
g++ -o array-iterator array-iterator.cpp -g -Wall -std=c++11
PS D:\study\cplusplus\day11> .\array-iterator.exe
1 2 3 4 5
1 2 3 4 5

rbegin()/rend() 和 crbegin()/crend()

实例3

/*******************************************************************
 *   > File Name: array-iterator1.cpp
 *   > Create Time: 2021年09月28日 23:25:10
 ******************************************************************/
#include <iostream>
#include <array>
using namespace std;

int main(int argc, char* argv[])
{
	/* 定义一个数组容器values */
    array<int, 5> values = {1, 25, 33, 16, 10};
    auto first = values.rbegin();
    auto last = values.rend(); 

    while(first != last){
        cout << *first << ' ';
        ++first; // ++ 指的是迭代器向左移动一位
    }
    cout << endl;

    return 0;
}

编译、运行：

PS D:\study\cplusplus\day11> make
g++ -o array-iterator1 array-iterator1.cpp -g -Wall -std=c++11
PS D:\study\cplusplus\day11> .\array-iterator1.exe
10 16 33 25 1

C++ STL array容器访问元素的几种方式

访问array容器中单个元素

  • 通过容器名[]的方式直接访问和使用容器中的元素。
values[4] = values[3] + 2.O*values[1];
  • 使用 array 容器提供的 at() 成员函数。
values.at (4) = values.at(3) + 2.O*values.at(1);
  • 使用get<n> 模板函数获取容器元素。
array<string, 5> words{ "one","two","three","four","five" };
cout << get<3>(words) << endl; // Output words[3]
  • 通过 data() 成员函数得到指向容器首个元素的指针。
array<int, 5> words{1,2,3,4,5};
cout << *( words.data()+1); // Output words[1]

访问array容器中多个元素

  • array 容器提供的 size() 函数能够返回容器中元素的个数（函数返回值为 size_t 类型）。
double total = 0;
/* 逐个提取容器中的元素，并计算它们的和  */
for(size_t i = 0 ; i < values.size() ; ++i){
    total += values[i];
}
  • 通过调用 array 容器的 empty() 成员函数，即可知道容器中有没有元素。
if(values.empty()){
    std::cout << "The container has no elements.\n";
}  else{
    std::cout << "The container has "<< values.size()<<"elements.\n";  
}
  • 对于任何可以使用迭代器的容器，都可以使用基于范围的循环。
double total = 0;
for(auto&& value : values){
 	total += value;   
}

C++ array容器：普通数组的“升级版”

  • array 容器存储的所有元素位于连续且相邻的内存中

实例4

/*******************************************************************
 *   > File Name: array.cpp
 *   > Create Time: 2021年10月 1日 19:57:20
 ******************************************************************/
#include <iostream>
#include <array>
using namespace std;

int main(int argc, char* argv[])
{
    array<int, 5>a{1, 2, 3};
    cout << &a[2] << " " << &a[0]+2 << endl;
    return 0;
}

编译、运行：

PS D:\study\cplusplus\day12> make
g++ -o array array.cpp -g -Wall -std=c++11
PS D:\study\cplusplus\day12> .\array.exe
0xffffcbe8 0xffffcbe8

可以看到，a 容器中 &a[2] 和 &a[0] + 2 是相等的。因此在实际编程过程中，我们完全有理由去尝试，在原本使用普通数组的位置，改由 array 容器去实现。

用 array 容器替换普通数组的好处是，array 模板类中已经封装好了大量实用的方法，在提高开发效率的同时，代码的运行效率也会大幅提高。

  • 使用 array 容器去存储 char* 或 const char* 类型的字符串

实例5

/*******************************************************************
 *   > File Name: array2.cpp
 *   > Create Time: 2021年10月 1日 20:11:14
 ******************************************************************/
#include <iostream>
#include <cstring>
#include <array>
using namespace std;

int main(int argc, char* argv[])
{
    array<char , 50>a{1,2,3};
    strcpy(&a[0], "https://blog.cs.net/");
    printf("%s\n", &a[0]);
    return 0;
}

编译：

PS D:\study\cplusplus\day12> .\array2.exe
https://blog.cs.net/

array 容器的大小必须保证能够容纳复制进来的数据，存储字符串的话，还需要在末尾放置一个’\0'做为字符串的结束符。strcpy() 在拷贝字符串的同时，会自动在最后添加\0。

实例6

/*******************************************************************
 *   > File Name: array-data.cpp
 *   > Create Time: 2021年10月 1日 21:43:52
 ******************************************************************/
#include <iostream>
#include <array>
#include <cstring>
using namespace std;

int main(int argc, char* argv[])
{
    array<char , 50>a{1,2,3};
    strcpy(a.data(), "This is a test.");
    printf("%s\n", a.data());
    return 0;
}

运行：

PS D:\study\cplusplus\day12> .\array-data.exe
This is a test.
  • swap()对两个相同数组（类型相同，大小相同）中元素的进行互换

实例7

/*******************************************************************
 *   > File Name: array-swap.cpp
 *   > Create Time: 2021年10月 1日 22:29:59
 ******************************************************************/
#include <iostream>
#include <array>
using namespace std;

int main(int argc, char* argv[])
{
    array<char, 50>addr1{"123456"};
    array<char, 50>addr2{"ABCDEF"};
    addr1.swap(addr2);
    printf("addr1 is: %s\n", addr1.data());
    printf("addr2 is: %s\n", addr2.data());

    return 0;
}

运行：

PS D:\study\cplusplus\day12> .\array-swap.exe
addr1 is: ABCDEF
addr2 is: 123456
  • 当两个 array 容器满足大小相同并且保存元素的类型相同时，两个 array 容器可以直接直接做赋值操作，即将一个容器中的元素赋值给另一个容器。

实例8

/*******************************************************************
 *   > File Name: array-to-array.cpp
 *   > Create Time: 2021年10月 1日 22:57:49
 ******************************************************************/
#include <iostream>
#include <array>
using namespace std;

int main(int argc, char* argv[])
{
    array<char, 50>addr1{"123456"};
    array<char, 50>addr2{"ABCDEF"};
    addr1 = addr2;
    printf("%s\n",addr1.data());
    return 0;
}

运行：

PS D:\study\cplusplus\day12> .\array-to-array.exe
ABCDEF

当两个 array 容器满足大小相同并且保存元素的类型相同时，如果其保存的元素也支持比较运算符，就可以用任何比较运算符直接比较两个 array 容器。

两个容器比较大小的原理，和两个字符串比较大小是一样的，即从头开始，逐个取两容器中的元素进行大小比较（根据 ASCII 码表），直到遇到两个不相同的元素，那个元素的值大，则该容器就大。