c++标准模板（STL）（std::array）（二）

news2025/1/18 17:08:19 
定义于头文件 <array>
template<

    class T,
    std::size_t N

> struct array;		(C++11 起)

 std::array 是封装固定大小数组的容器。

此容器是一个聚合类型，其语义等同于保有一个 C 风格数组 T[N] 作为其唯一非静态数据成员的结构体。不同于 C 风格数组，它不会自动退化成 T* 。它能作为聚合类型聚合初始化，只要有至多 N 个能转换成 T 的初始化器： std::array<int, 3> a = {1,2,3}; 。

该结构体结合了 C 风格数组的性能、可访问性与容器的优点，比如可获取大小、支持赋值、随机访问迭代器等。

std::array 满足容器 (Container) 和可逆容器 (ReversibleContainer) 的要求，除了默认构造的 array 是非空的，以及进行交换的复杂度是线性，它满足连续容器 (ContiguousContainer) (C++17 起)的要求并部分满足序列容器 (SequenceContainer) 的要求。

当其长度为零时 array （ N == 0 ）有特殊情况。此时， array.begin() == array.end() ，并拥有某个唯一值。在零长 array 上调用 front() 或 back() 是未定义的。

亦可将 array 当做拥有 N 个同类型元素的元组。

成员函数

隐式定义的成员函数

(构造函数)

(隐式声明)

遵循聚合初始化的规则初始化 array （注意默认初始化可以导致非类的 T 的不确定值）
(公开成员函数)

(析构函数)

(隐式声明)

销毁 array 的每个元素
(公开成员函数)

operator=

(隐式声明)

以来自另一 array 的每个元素重写 array 的对应元素
(公开成员函数)


元素访问

访问指定的元素，同时进行越界检查

std::array<T,N>::at

reference at( size_type pos );

(C++17 前)

constexpr reference at( size_type pos );

(C++17 起)

const_reference at( size_type pos ) const;

(C++14 前)

constexpr const_reference at( size_type pos ) const;

(C++14 起)

返回位于指定位置 pos 的元素的引用，有边界检查。

若 pos 不在容器范围内，则抛出 std::out_of_range 类型的异常。

参数

pos-要返回的元素的位置

返回值

到所需元素的引用。

异常

若 !(pos < size()) 则抛出 std::out_of_range

复杂度

常数。

访问指定的元素

std::array<T,N>::operator[]

reference operator[]( size_type pos );

(C++17 前)

constexpr reference operator[]( size_type pos );

(C++17 起)

const_reference operator[]( size_type pos ) const;

(C++14 前)

constexpr const_reference operator[]( size_type pos ) const;

(C++14 起)

返回位于指定位置 pos 的元素的引用。不进行边界检查。

参数

pos-要返回的元素的位置

返回值

到所需元素的引用。

复杂度

常数。

注意

不同于 std::map::operator[] ，此运算符决不插入新元素到容器。

访问第一个元素

std::array<T,N>::front

reference front();

(C++17 前)

constexpr reference front();

(C++17 起)

const_reference front() const;

(C++14 前)

constexpr const_reference front() const;

(C++14 起)

返回到容器首元素的引用。

在空容器上对 front 的调用是未定义的。

参数

（无）

返回值

到首元素的引用

复杂度

常数

注意

对于容器 c ，表达式 c.front() 等价于 *c.begin() 。

访问最后一个元素

std::array<T,N>::back

reference back();

(C++17 前)

constexpr reference back();

(C++17 起)

const_reference back() const;

(C++14 前)

constexpr const_reference back() const;

(C++14 起)

返回到容器中最后一个元素的引用。

在空容器上对 back 的调用是未定义的。

参数

（无）

返回值

到最后元素的引用。

复杂度

常数。

注意

对于容器 c ，表达式 return c.back(); 等价于 { auto tmp = c.end(); --tmp; return *tmp; }

返回指向内存中数组第一个元素的指针

std::array<T,N>::data

T* data() noexcept;

(C++17 前)

constexpr T* data() noexcept;

(C++17 起)

const T* data() const noexcept;

(C++17 前)

constexpr const T* data() const noexcept;

(C++17 起)

返回指向作为元素存储工作的底层数组的指针。指针满足范围 [data(); data() + size()) 始终是合法范围，即使容器为空（该情况下 data() 不可解引用）。

参数

（无）

返回值

指向底层元素存储的指针。对于非空容器，返回的指针与首元素地址比较相等。

复杂度

常数。

注意

若 size() 为 0 ，则 data() 可能或可能不返回空指针。

调用示例

#include <iostream>
#include <string>
#include <iterator>
#include <algorithm>
#include <functional>
#include <time.h>
#include <array>

using namespace std;

struct Cell
{
    int x;
    int y;

    Cell() = default;
    Cell(int a, int b): x(a), y(b) {}

    Cell &operator +=(const Cell &cell)
    {
        x += cell.x;
        y += cell.y;
        return *this;
    }

    Cell &operator +(const Cell &cell)
    {
        x += cell.x;
        y += cell.y;
        return *this;
    }

    Cell &operator *(const Cell &cell)
    {
        x *= cell.x;
        y *= cell.y;
        return *this;
    }

    Cell &operator ++()
    {
        x += 1;
        y += 1;
        return *this;
    }


    bool operator <(const Cell &cell) const
    {
        if (x == cell.x)
        {
            return y < cell.y;
        }
        else
        {
            return x < cell.x;
        }
    }

    bool operator >(const Cell &cell) const
    {
        if (x == cell.x)
        {
            return y > cell.y;
        }
        else
        {
            return x > cell.x;
        }
    }

    bool operator ==(const Cell &cell) const
    {
        return x == cell.x && y == cell.y;
    }
};

std::ostream &operator<<(std::ostream &os, const Cell &cell)
{
    os << "{" << cell.x << "," << cell.y << "}";
    return os;
}

using namespace std;

int main()
{
    std::cout << std::boolalpha;

    std::mt19937 g{std::random_device{}()};
    srand((unsigned)time(NULL));

    auto generate = []()
    {
        int n = std::rand() % 10 + 110;
        Cell cell{n, n};
        return cell;
    };

    //遵循聚合初始化的规则初始化 array （注意默认初始化可以导致非类的 T 的不确定值）
    std::array<Cell, 6> array1;
    std::cout << "array1:   ";
    std::copy(array1.begin(), array1.end(), std::ostream_iterator<Cell>(std::cout, " "));
    std::cout << std::endl;

    std::generate(array1.begin(), array1.end(), generate);
    std::cout << "array1:   ";
    std::copy(array1.begin(), array1.end(), std::ostream_iterator<Cell>(std::cout, " "));
    std::cout << std::endl;
    std::cout << std::endl;

    for (size_t index = 0; index < array1.size(); index++)
    {
        //返回位于指定位置 pos 的元素的引用，有边界检查。
        //若 pos 不在容器范围内，则抛出 std::out_of_range 类型的异常。
        std::cout << "array1.at(" << index << "):   " << array1.at(index) << " ";
        std::cout << std::endl;
        array1.at(index) = generate();
    }
    std::cout << std::endl;

    std::cout << "array1:   ";
    std::copy(array1.begin(), array1.end(), std::ostream_iterator<Cell>(std::cout, " "));
    std::cout << std::endl;
    std::cout << std::endl;

    for (size_t index = 0; index < array1.size(); index++)
    {
        //返回位于指定位置 pos 的元素的引用。不进行边界检查。
        std::cout << "array1[" << index << "]:      " << array1.at(index) << " ";
        std::cout << std::endl;
        array1[index] = generate();
    }
    std::cout << std::endl;

    std::cout << "array1:   ";
    std::copy(array1.begin(), array1.end(), std::ostream_iterator<Cell>(std::cout, " "));
    std::cout << std::endl;
    std::cout << std::endl;

    //返回到容器首元素的引用。 在空容器上对 front 的调用是未定义的。
    std::cout << "array1.front():   " << array1.front() << std::endl;
    array1.front() = generate();
    std::cout << "array1.front():   " << array1.front() << std::endl;
    std::cout << std::endl;

    std::cout << "array1.back():    " << array1.back() << std::endl;
    array1.back() = generate();
    std::cout << "array1.back():    " << array1.back() << std::endl;
    std::cout << std::endl;

    //返回指向作为元素存储工作的底层数组的指针。
    //指针满足范围 [data(); data() + size()) 始终是合法范围，
    //即使容器为空（该情况下 data() 不可解引用）。
    for (size_t index = 0; index < array1.size(); index++)
    {
        std::cout << "array1.data() + " << index << ":  " << array1.data() + index << " --- ";
        std::cout << *(array1.data() + index) << std::endl;
        array1[index] = generate();
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

输出

 

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