简介
- C++
标准库笔记
array
- 和vector类似，区别在于array的大小是固定的，不能增加或收缩
- 这个类的目的是让array能分配在栈上，而不是像vector那样总是需要访问自由存储区
- 对于包含基本类型(整数，浮点数，字符，布尔值等)的array，初始化元素的方式与vector,list等容器的初始化不同，如果在创建array时没有给初始化值，那么array的元素将是未初始化的，即包含垃圾。对于其他容器，例如vector和list，元素总是初始化的，要么是给定值，要么使用零初始化。因此，array的行为实际上与C风格数组相同。
- 和vector一样，array支持随机访问迭代器，元素都保存在连续内存中。array支持front()，back(),at()和operator[]，还支持使用fill()方法通过特定元素将array填满
- 与vector相比，array的缺点是，array的swap()方法具有线性时间复杂度，而vector的swap()方法具有常量时间复杂度。array的移动不是常量时间，vector是
- array有size()方法，这显然是优于C风格数组。
C++ 标准库 详解
<array> 标准库提供了 std::array 类模板，用于表示固定大小的数组。以下是一些关键点：
- 固定大小：
std::array的大小在创建时确定，并且无法改变。 - 内存分配： 与内置数组类似，
std::array在栈上分配内存，因此大小必须在编译时确定。 - 元素访问： 与内置数组类似，可以使用下标操作符
[]来访问元素。也可以使用at()函数进行安全的边界检查。 - 迭代器支持： 提供迭代器支持，可以使用迭代器来遍历数组。
- 容器功能： 支持一些容器方法，如
size()、empty()等。 - 数组间的比较： 支持数组之间的比较操作，可以使用
==、!=、<、>等运算符进行比较。 - 类型安全： 提供了类型安全的数组访问和操作，因此可以更轻松地避免指针错误和越界访问。
使用 std::array 可以简化对数组的管理和操作，提供更多的安全性和方便性，是 C++ 中常用的容器之一。
C++ 标准库常用函数
<array> 标准库中的 std::array 类提供了一些常用的函数和方法，以下是其中一些常见的：
-
at()： 以安全的方式访问指定位置的元素，并进行边界检查，如果索引超出范围，则抛出std::out_of_range异常。 -
operator[]： 使用下标操作符[]访问数组的特定元素。不进行边界检查，因此需要确保索引在合法范围内。 -
front()和back()： 分别返回数组的第一个元素和最后一个元素。 -
data()： 返回指向数组第一个元素的指针。 -
fill()： 将数组中的所有元素设置为特定的值。 -
empty()： 检查数组是否为空，即大小是否为零。 -
size()： 返回数组中元素的数量。 -
swap()： 交换两个数组的内容。
这些函数和方法使得 std::array 更加方便和易于使用，可以轻松地进行数组的访问、操作和管理。
std::array::operator[]
std::array::operator[] 是 std::array 类中重载的下标访问操作符。它允许像普通数组一样使用 [] 运算符来访问数组中特定位置的元素，但不进行边界检查。
与 std::array::at() 不同，std::array::operator[] 不会检查索引是否超出数组边界。因此，如果使用 [] 运算符访问超出数组范围的索引，将导致未定义行为，可能会读取到未知的内存或导致程序崩溃。
示例代码如下：
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#include <iostream>
#include <array>
int main() {
std::array<int, 5> arr = {1, 2, 3, 4, 5};
int value = arr[2]; // 访问数组索引为 2 的元素
std::cout << "Value at index 2: " << value << std::endl;
// 访问超出数组范围的索引，这可能导致未定义行为
int out_of_range_value = arr[7];
std::cout << "Value at index 7: " << out_of_range_value << std::endl; // 可能导致程序崩溃或未定义行为
return 0;
}
在上面的例子中，arr[2] 访问了数组索引为 2 的元素，而 arr[7] 尝试访问了超出数组范围的索引。请注意，访问超出范围的索引可能会导致程序运行时的不可预测行为。
std::array::front()
std::array::front() 是 std::array 类提供的成员函数之一，用于获取数组的第一个元素。
它类似于 std::array 的下标访问方式，但是 front() 更直观和语义化，专门用于访问数组的第一个元素。这个函数对于代码的可读性很有帮助，因为它清晰地表达了获取数组第一个元素的意图。
示例代码如下：
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#include <iostream>
#include <array>
int main() {
std::array<int, 5> arr = {1, 2, 3, 4, 5};
int first_element = arr.front(); // 获取数组的第一个元素
std::cout << "The first element is: " << first_element << std::endl;
return 0;
}
在上述示例中，arr.front() 获取了数组 arr 的第一个元素，并将其存储在 first_element 变量中，然后将其打印输出。
std::array::back
std::array::back() 是 std::array 类提供的成员函数之一，用于获取数组的最后一个元素。
与 std::array::front() 类似，std::array::back() 专门用于获取数组的最后一个元素，这样可以更清晰地表达获取最后一个元素的意图，提高代码的可读性。
以下是一个示例代码：
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#include <iostream>
#include <array>
int main() {
std::array<int, 5> arr = {1, 2, 3, 4, 5};
int last_element = arr.back(); // 获取数组的最后一个元素
std::cout << "The last element is: " << last_element << std::endl;
return 0;
}
在上述示例中，arr.back() 获取了数组 arr 的最后一个元素，并将其存储在 last_element 变量中，然后将其打印输出。
std::array::data()
std::array::data() 是 std::array 类提供的成员函数之一，用于获取指向数组首元素的指针。
它返回一个指向数组中第一个元素的指针，允许直接访问数组的底层数据。这个函数在需要以 C 风格的函数或需要传递数组数据的情况下很有用，因为它提供了指向数组数据的指针。
以下是一个示例代码：
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#include <iostream>
#include <array>
int main() {
std::array<int, 5> arr = {1, 2, 3, 4, 5};
int* ptr = arr.data(); // 获取指向数组首元素的指针
std::cout << "First element of the array: " << *ptr << std::endl;
return 0;
}
在上述示例中，arr.data() 返回指向数组 arr 第一个元素的指针，并将其存储在 ptr 变量中。然后，*ptr 打印出指针所指向的第一个元素的值。
std::array::fill()
std::array::fill() 是 std::array 类提供的成员函数之一，用于将数组中的所有元素设置为特定的值。
这个函数接受一个参数，用来指定要填充到数组中的值。调用 fill() 函数会将数组中的所有元素都设置为该指定值。
以下是一个示例代码：
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#include <iostream>
#include <array>
int main() {
std::array<int, 5> arr = {1, 2, 3, 4, 5};
arr.fill(0); // 将数组中的所有元素设置为 0
std::cout << "Array after filling with 0s: ";
for (int element : arr) {
std::cout << element << " ";
}
std::cout << std::endl;
return 0;
}
在上述示例中，arr.fill(0) 调用将数组 arr 中的所有元素都设置为 0。然后使用循环遍历数组并打印出填充后的数组元素。
std::array::empty()
std::array::empty() 是 std::array 类提供的成员函数之一，用于检查数组是否为空。
对于 std::array 类型，它的大小是在编译时确定的，因此不会存在空数组的情况。empty() 函数对于 std::array 始终会返回 false，因为它不具备动态大小调整的能力，数组的大小在创建时已经固定。
下面是一个示例代码，展示了 empty() 函数的使用：
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#include <iostream>
#include <array>
int main() {
std::array<int, 5> arr = {1, 2, 3, 4, 5};
if (arr.empty()) {
std::cout << "Array is empty." << std::endl;
} else {
std::cout << "Array is not empty." << std::endl;
}
return 0;
}
尽管调用 empty() 函数并不会报错，但对于 std::array 类型，它永远返回 false，因为该类型的数组大小在创建时就被确定了，不允许为空。
std::array::size()
std::array::size() 是 std::array 类提供的成员函数之一，用于获取数组中元素的数量。
它返回 std::array 中的元素个数，这个值是在编译时确定的，因为 std::array 是一个固定大小的数组容器。
以下是一个示例代码：
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#include <iostream>
#include <array>
int main() {
std::array<int, 5> arr = {1, 2, 3, 4, 5};
std::cout << "Size of the array: " << arr.size() << std::endl;
return 0;
}
在上述示例中，arr.size() 返回数组 arr 中元素的数量，即 5。这个函数对于确定数组的大小非常方便，可以在不需要硬编码数组大小的情况下获得数组的实际大小。
std::array::swap()
std::array::swap() 是 std::array 类提供的成员函数之一，用于交换两个数组的内容。
这个函数接受另一个 std::array 作为参数，并交换调用该函数的数组对象和传入的数组对象的内容。要注意的是，这两个数组必须具有相同的大小和类型。
以下是一个示例代码：
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#include <iostream>
#include <array>
int main() {
std::array<int, 5> arr1 = {1, 2, 3, 4, 5};
std::array<int, 5> arr2 = {10, 20, 30, 40, 50};
std::cout << "Array 1 before swap:";
for (int element : arr1) {
std::cout << " " << element;
}
std::cout << std::endl;
std::cout << "Array 2 before swap:";
for (int element : arr2) {
std::cout << " " << element;
}
std::cout << std::endl;
arr1.swap(arr2); // 交换两个数组的内容
std::cout << "Array 1 after swap:";
for (int element : arr1) {
std::cout << " " << element;
}
std::cout << std::endl;
std::cout << "Array 2 after swap:";
for (int element : arr2) {
std::cout << " " << element;
}
std::cout << std::endl;
return 0;
}
在上述示例中，arr1 和 arr2 的内容被交换。arr1.swap(arr2) 将数组 arr1 和 arr2 的内容互换，使得 arr1 包含原来的 arr2 内容，arr2 包含原来的 arr1 内容。