C++ STL array容器

一、前言

array 容器是 C++ 11 标准中新增的序列容器，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，只允许访问或者替换存储的元素。

二、详解

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。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。即：

#include <array>
using namespace std;

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，N 必须是常量，不能用变量表示。

1、初始化

① std::array<int, 10> values; 
② std::array<int, 10> values {};
③ std::array<double, 10> values {2,1,4,9};

以上都可以对array进行初始化，区别在于：
①各个元素的值是不确定的（array 容器不会做默认初始化操作）
②将所有的元素初始化为 0 或者和默认元素类型等效的值
③可以初始化一部分值，剩余的均初始化值默认为0

2、成员函数

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

3、实例

1）初始化

// testArray.cpp : 此文件包含 "main" 函数。程序执行将在此处开始并结束。
//

#include <iostream>
#include <array>
using namespace std;

int main()
{
    std::array<int, 5> arrayInt;
    std::array<int, 5> arrayInt2{};
    std::array<int, 5> arrayInt3{ 2,6,4,3 };

    //遍历array的值
    for (int i = 0; i < arrayInt.size(); i++) {
        std::cout << "输出arrayInt[" << i << "]=" << arrayInt[i] << std::endl;
    }

    for (int i = 0; i < arrayInt2.size(); i++) {
        std::cout << "输出arrayInt2[" << i << "]=" << arrayInt2[i] << std::endl;
    }

    for (int i = 0; i < arrayInt3.size(); i++) {
        std::cout << "输出arrayInt3[" << i << "]=" << arrayInt3[i] << std::endl;;
    }
 
    system("pause");
    return 0;
}

结果如下：

2）begin()的使用

 std::array<int, 5>::iterator arrayIter = arrayInt.begin();
    std::cout << "输出arrayInt begin:" << *arrayIter << std::endl;

结果如下:

3)rbegin()的使用

//rbegin()的使用
    std::array<int, 5>::reverse_iterator arrayRIter = arrayInt.rbegin();
    std::cout << "输出arrayInt rbegin:" << *arrayIter << std::endl;

结果如下：

4）size()的使用

 //size()的使用
    std::cout << "输出arrayInt size:" << arrayInt.size() << std::endl;

结果如下：

5）max_size()的使用

//max_size()的使用
    std::cout << "输出arrayInt max_size:" << arrayInt.max_size() << std::endl;

结果如下：

6）at()的使用

//at()的使用
    std::cout << "输出arrayInt at(3):" << arrayInt.at(3) << std::endl;
    try
    {
        std::cout << "输出arrayInt at(6):" << arrayInt.at(6) << std::endl;
    }
    catch (const std::exception&)
    {
        std::cout << "at(6)操作异常" << std::endl;
    }

结果如下：

7）data()的使用

 //data()的使用
    int *pData = arrayInt.data();
    for (int i = 0; i < arrayInt.size(); i++)
    {
        std::cout << "输出arrayInt[:" << i << "]=" << *pData++ << std::endl;
    }

结果如下：

8）fill()的使用

 //fill()的使用
    arrayInt.fill(8);
    for (int i = 0; i < arrayInt.size(); i++) {
        std::cout << "输出arrayInt[" << i << "]=" << arrayInt[i] << std::endl;
    }

结果如下：

9）swap的使用

 std::array<int, 5> arrayInt4;
    arrayInt.swap(arrayInt4);
    for (int i = 0; i < arrayInt4.size(); i++) {
        std::cout << "输出arrayInt4[" << i << "]=" << arrayInt4[i] << std::endl;
    }

结果如下：

10）crbegin()的使用

 std::array<int, 5>::const_reverse_iterator arrayRe = arrayInt.crbegin();
    std::cout << "输出arrayInt crbegin:" << *arrayRe << std::endl;

结果如下：

三、array随机访问迭代器

在 array 容器的模板类中，和随机访问迭代器相关的成员函数有：
begin()
end()
rbegin()
rend()
cbegin()
cend()
crbegin()
crend()
具体的功能如下：

根据它们的功能并结合实际场景的需要，这些成员函数通常是成对使用的，即 begin()/end()、rbegin()/rend()、cbegin()/cend()、crbegin()/crend() 各自成对搭配使用，其中 begin()/end() 和 cbegin()/cend()、rbegin()/rend() 和 crbegin()/crend() 的功能大致是相同的。
注意：
在使用反向迭代器进行 ++ 或 -- 运算时，++ 指的是迭代器向左移动一位，-- 指的是迭代器向右移动一位，即这两个运算符的功能也“互换”了，即反向迭代器以逆序的方式处理元素。

四、array容器访问元素的几种方式

1、容器名[]

类似于C++中访问数组元素的方式，需要注意的是：这种方式不会检查边界，所以可以存在索引越界的问题，因此不推荐使用这种方法。
重载[]时没有实现边界检查的原因：性能问题。每次访问元素，都去检查索引值，会产生很多开销。

2、at()

为了有效避免越界访问的问题，可使用array容器提供的at()成员函数
如设置索引位置4的值：

values.at (4) = values.at(3) + 2*values.at(1);

当传给at()的值是一盒越界值时，会抛出异常，为了避免程序崩溃，此处可以加异常机制处理。

3、data()

通过调用该函数可以得到指向容器首个元素的指针。通过该指针，我们可以获得容器中的各个元素。示例代码中有，这里不再说明

4、遍历容器

上面的方法是访问单个元素的，如果要访问容器中多个元素要怎么做呢？
首先可以通过size()获取容器的大小，在遍历容器取出元素即可