array 容器是 C++ 11 标准中新增的序列容器,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(原因后续会讲),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。
STL 还提供有可动态扩展或收缩存储空间的 vector 容器
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:
因此,在使用该容器之前,代码中需引入 <array> 头文件,并默认使用 std 命令空间,如下所示:
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。
array 容器有多种初始化方式,如下代码展示了如何创建具有 10 个 double 类型元素的 array 容器:
提示,如果程序中已经默认指定了 std 命令空间,这里可以省略 std::。
由此,就创建好了一个名为 values 的 array 容器,其包含 10 个浮点型元素。但是,由于未显式指定这 10 个元素的值,因此使用这种方式创建的容器中,各个元素的值是不确定的(array 容器不会做默认初始化操作)。
通过如下创建 array 容器的方式,可以将所有的元素初始化为 0 或者和默认元素类型等效的值:
使用该语句,容器中所有的元素都会被初始化为 0.0。
当然,在创建 array 容器的实例时,也可以像创建常规数组那样对元素进行初始化:
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。
除此之外,array 容器还提供有很多功能实用的成员函数,如表 2 所示。
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。 |
除此之外,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)。
另外,在 <array> 头文件中还重载了 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。
例如代码演示了表 2 中一部分成员函数的用法和功能:
注意,代码中的 auto 关键字,可以使编译器自动判定变量的类型。运行这段代码,输出结果为:
3
0 1 2 3