[since C++11] std::array的使用
本文总结了STL中的序列式容器array的用法及注意事项。array的出现代表着C++的代码更进一步“现代化”,就像std::string的出现代替了c风格字符串并且能和STL配合工作一样,array的出现则将取代语言内置的数组以及c风格的数组字符串,它提供了data()接口,使得能够获得内部数组的首地址,它提供了size(), 能够得其固定的长度,使得C++的数组也可以像Java等语言那样知道自己的length;它提供了begin(), end()等接口使得“数组”也可以和STL血脉相容;它还提供了tuple接口,可以当做tuple来使用;更重要的一点是,array有并不比原生数组差的性能表现。
array的概念
array是STL中的一个序列式容器,它包装了一个c风格的数组,但在外部接口来看,提供了STL容器的常用接口。它的长度是固定的,正如普通的c风格数组那样,一旦创建完成,长度即确定,不能扩大也不能缩小。
它的原型就像这样, 是一个模板类:
namespace std
{
template <typename T, size_t N>
class array;
}
第一个模板参数T指明了array中存放的数据类型;
第二个非类型模板参数指明了array的固定大小。
array的接口
constructors
构造函数 | 说明 |
---|---|
arrary<T, N> c | 默认构造函数,N个元素全部使用“默认初始化行为”来构造。 |
arrary<T, N> c(other) | 拷贝构造函数,拷贝所有other的元素到c来构造。 |
arrary<T, N> c = other | 拷贝构造函数,拷贝所有other的元素到c来构造。 |
arrary<T, N> c(rValue) | 移动构造,使用右值rValue里的元素来初始化c。 |
arrary<T, N> c = rValue | 移动构造,使用右值rValue里的元素来初始化c。 |
arrary<T, N> c = initlist | 使用初始化列表初始化元素 |
注意: 由于默认构造函数是对每一个元素使用“默认构造”行为来初始化,这意味着对于基本类型的数据其初始值是未定义的。
array 被要求是一个“aggregate”: 没有用户自定义的构造函数、没有非静态的private和protected类型的成员、没有基类、没有虚函数.
因此不支持这样的构造方法:array<int, 3> a({1, 2, 4});
初始化array最常用的方法是使用赋值运算符和初始化列表:
array<int, 3> a = {1, 2, 3};
array<int, 100> b = {1, 2, 3}; // a[0] ~ a[2] = 1, 2, 3; a[3] ~ a[99] = 0, 0, 0 ... 0;
array<int, 3> c; // c[0] ~ c[2] 未初始化,是垃圾值.
assignment
形式 | 说明 |
---|---|
c = other | 把other的全部元素复制一份给c。 |
c = rValue | rValue全部元素被移动到c |
c.fill(val) | 用val给每个元素赋值 |
c.swap(c2) | 交换c和c2的所有元素 |
swap(c, c2) | 交换c和c2的所有元素 |
注意 :array的swap操作通常代价比较高:是一个O(n)的操作。
begin(), end()等迭代器位置及属性获取操作
-
begin() (cbegin())
-
end() (cend())
-
rbegin() (crbegin())
-
rend() (crend())
-
empty()
-
size()
-
max_size()
-
[index]
-
at(index)
-
front()
-
back();
tuple接口
array<string, 3> a = {"hello", "hwo", "are"};
tuple_size<a>::value;
tuple_element<1, a>::type; // string
get<1>(a);
把array当做c风格的数组来用
//----------------------- array as c-style array ----------------------
RUN_GTEST(ArrayTest, CStyleArray, @);
// use array<char> as a fix sized c-string.
array<char, 100> str = {0}; // all elements initialized with 0.
char *p = str.data();
strcpy(p, "hello world");
printf("%s\n", p); // hello world
END_TEST;
上面这个例子让我想起了std::string, 它有一个c_str()方法,同样是返回内部的c风格字符串,同样string也是STL的容器。
这让我想到,array的出现也是像string那样,是为了取代旧的c-风格字符串和内置数组,并且添加了标准容器的一些接口使得数组可以和STL其他组件和谐工作。
综合示例
//----------------------- normal example ----------------------
RUN_GTEST(ArrayTest, NormalExample, @);
array<int, 5> a = { 1, 2, 3 };
psln(a.size()); // a.size() = 5;
psln(a.max_size()); // a.max_size() = 5;
EXPECT_FALSE(a.empty()); // empty() is false.
printContainer(a, "array: "); // array: 1 2 3 0 0
a[a.size() - 1] = 5; // change last one
printContainer(a, "array: "); // array: 1 2 3 0 5
a.at(a.size() - 2) = 4;
printContainer(a, "array: "); // array: 1 2 3 4 5
int sum;
sum = accumulate(a.begin(), a.end(), 0);
psln(sum); // sum = 15
try
{
int i = a.at(5); // throw.
}
catch ( ... )
{
pln("exception catched");
}
try
{
//int i = a[5]; // won't throw exception.
}
catch ( ... )
{
pln("exception catched");
}
// ------------------ copy ------------------
array<int, 5> a2 = a; // copy constructor.
printContainer(a2, "a2: "); // a2: 1 2 3 4 5
array<int, 5> a3(a2); //copy ctor.
printContainer(a3, "a3: "); // a3: 1 2 3 4 5
// ------------------ assign ------------------
array<int, 5> a4;
a4 = a3; // assignment operator.
printContainer(a4, "a4: "); // a4: 1 2 3 4 5
array<int, 4> b = {};
//b = a; // error, b is not array<int, 5>!!
// ------------------ fill ------------------
array<int, 5> a5;
a5.fill(5);
printContainer(a5, "a5: "); // a5: 5 5 5 5 5
// ------------------ move ------------------
// ------------------ array with class objects. ------------------
END_TEST;
注意事项
-
swap的代价:O(n)
-
基本类型的默认构造是垃圾值,用初始化列表来避免
array<int, 3> a; // no. array<int, 3> a = {}; // good.
二维和多维array
//----------------------- multiple div array example ----------------------
RUN_GTEST(ArrayTest, MatrixOrMultipleDiv, @);
// like plain 2D array
array<array<int, 5>, 5> mat1 = {
1,2,3,4,5,
1,2,3,4,5,
1,2,3,4,5,
1,2,3,4,5,
1,2,3,4,5,
};
// construct with 1D arys.
array<int, 5> ary = {1};
array<array<int, 5>, 5> mat2 = { ary, ary, ary, ary, ary};
// just like plain 2D array, but can ommit some value some each div.
array<array<int, 5>, 5> mat3 = {
array<int, 5>{ 1, 2, 3, 4, 5},
array<int, 5>{ 1, 2, 3, 4},
array<int, 5>{ 1, 2, 3},
array<int, 5>{ 1, 2,},
array<int, 5>{ 1, }
};
// util function to print matrix.
auto printMatrix = [] (const array<array<int, 5>, 5>& mat) {
for (const auto& ary : mat) {
for (const auto& item : ary) {
cout << item << " ";
}
cout << endl;
}
};
pcln("ma1");
printMatrix(mat1);
pcln("mat2");
printMatrix(mat2);
pcln("mat3");
printMatrix(mat3);
END_TEST;
output:
************************ma1*********************
1 2 3 4 5
1 2 3 4 5
1 2 3 4 5
1 2 3 4 5
1 2 3 4 5
************************mat2*********************
1 0 0 0 0
1 0 0 0 0
1 0 0 0 0
1 0 0 0 0
1 0 0 0 0
************************mat3*********************
1 2 3 4 5
1 2 3 4 0
1 2 3 0 0
1 2 0 0 0
1 0 0 0 0
源码
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来源:https://elloop.github.io/c++/2015-12-23/learning-using-stl-5-std-array
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