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c++ 疑难杂症(9) std::array

liebian365 2024-11-18 14:21 22 浏览 0 评论

std::array 是c++ 11引入的固定大小数组的容器。在实践中还没有使用过，为啥引入呢，都有std::vector了；难道是因为名字吗? 不应该，学习学习。

经过一番探索，明白了。

1. array 与 vector

std::array和std::vector都是C++标准库中的容器类模板，用于存储一组元素，但它们之间存在一些重要的区别：

大小调整：

std::vector是一个动态数组，其大小可以在运行时动态调整。这意味着你可以根据需要添加或删除元素，而容器的大小会相应地改变。
std::array是一个静态数组，其大小在编译时就已经确定，并且不能改变。一旦创建了std::array对象，它的大小就是固定的。

内存管理：

std::vector使用动态内存分配和释放，这可能会导致比std::array更高的内存管理开销。当std::vector的大小改变时，可能需要重新分配内存并将现有元素复制到新的内存位置。
std::array的大小在编译时就已经确定，因此它的内存分配是静态的，通常作为栈内存分配，这使得其内存管理效率更高。

迭代器与支持的操作：

std::vector支持动态扩容，可以使用迭代器访问元素，提供了更多的数据访问和遍历机制，如正向迭代器和反向迭代器。
std::array可以使用下标运算符访问元素，也提供了正向迭代器和反向迭代器，但没有提供动态扩容的功能。

交换内容：

std::vector和std::array都提供了交换两个容器内容的功能，即swap机制。

初始化：

std::array提供了初始化所有成员的方法fill。

性能考虑：

由于std::vector在插入和删除元素时可能需要重新分配内存，因此在性能敏感的应用中，如果容器大小是固定的，使用std::array可能会更有优势。
std::array的内存分配是静态的，因此在编译时就可以确定其内存需求，这有助于优化程序的内存使用。

总的来说，std::array和std::vector各有其优点和适用场景。std::array适用于大小固定、性能要求高的场景，而std::vector则适用于需要动态调整大小的场景。

2. 示例

std::array - cppreference.com

#include <algorithm>
#include <array>
#include <iostream>
#include <iterator>
#include <string>

int main()
{
    // 用聚合初始化进行构造
    std::array<int, 3> a1{ {1, 2, 3} }; // CWG 1270 修订前的 C++11 中要求双花括号
    // （C++11 之后的版本和 C++14 起不要求）
    std::array<int, 3> a2 = { 1, 2, 3 };  // = 后决不要求双花括号

    // 支持容器操作
    std::sort(a1.begin(), a1.end());
    std::ranges::reverse_copy(a2, std::ostream_iterator<int>(std::cout, " "));
    std::cout << '\n';

    // 支持带范围 for 循环
    std::array<std::string, 2> a3{ "E", "\u018E" };
    for (const auto& s : a3)
        std::cout << s << ' ';
    std::cout << '\n';

    // 数组创建的推导指引 (C++17 起)
    std::array a4{ 3.0, 1.0, 4.0 }; // std::array<double, 3>

    // 未指定的元素的行为与内建数组相同
    std::array<int, 2> a5; // 无列表初始化，a5[0] 和 a5[1] 均被默认初始化
    std::array<int, 2> a6{}; // 列表初始化，两个运算均被值初始化
    // a6[0] = a6[1] = 0
    std::array<int, 2> a7{ 1 }; // 列表初始化，未指定的元素被值初始化
    // a7[0] = 1, a7[1] = 0
}