深入解析 C++11 std::array：比 C 风格数组更安全、更高效的数组封装
std::array 是 C++11 尺度引入的一个容器类，它是固定巨细的数组封装，相比于 C 风格数组，std::array 提供了更多的功能和安全性。下面详细讲解一下 std::array 及其与 C 风格数组的区别，并提供一些示例代码。什么是 std::array？
std::array 是一个模板类，界说在 <array> 头文件中。它封装了固定巨细的数组，并提供了尺度容器接口的一些功能，如访问元素、获取巨细等。std::array 的巨细在编译时确定，而且巨细不可更改。
特性
[*]固定巨细：在创建时界说巨细，之后不可更改。
[*]尺度接口：提供了与尺度容器类似的接口，如 size(), at(), front(), back(), fill(), swap() 等。
[*]安全性：提供了边界检查功能（通过 at() 方法）。
[*]性能：由于巨细固定且编译时已知，以是通常能提供比动态容器更高的性能。
std::array 与 C 风格数组的区别
[*] 类型安全和边界检查：
[*]C 风格数组：不提供边界检查，访问越界大概导致未界说行为。
[*]std::array：提供边界检查，通过 at() 方法访问元素时会抛出异常（std::out_of_range），访问安全。
[*] 巨细和类型信息：
[*]C 风格数组：巨细信息在编译时丢失，只能通过显式记录或函数参数传递。
[*]std::array：存储了巨细信息，可以通过 size() 方法获取数组巨细，而且支持 sizeof 操作符直接获取数组巨细。
[*] 尺度库算法兼容性：
[*]C 风格数组：不直接支持 STL 算法，需转换为其他类型。
[*]std::array：直接支持 STL 算法，如 std::sort, std::reverse 等。
[*] 初始化：
[*]C 风格数组：初始化时需指定巨细，且不支持更复杂的初始化方式。
[*]std::array：支持列表初始化，且提供更灵活的初始化选项。
[*] 功能：
[*]C 风格数组：只有基本的数组操作。
[*]std::array：提供丰富的成员函数，如 fill(), swap(), front(), back() 等。
详细代码示例
以下代码演示了 std::array 的基本用法和与 C 风格数组的对比：
#include <iostream>
#include <array>
#include <algorithm>
int main() {
// C 风格数组
int c_array = {1, 2, 3, 4, 5};
// std::array
std::array<int, 5> st_array = {1, 2, 3, 4, 5};
// 访问元素
std::cout << "C 风格数组第一个元素: " << c_array << std::endl;
std::cout << "std::array第一个元素: " << st_array << std::endl;
// 使用 std::array 提供的成员函数
std::cout << "std::array大小: " << st_array.size() << std::endl;
std::cout << "std::array前端元素: " << st_array.front() << std::endl;
std::cout << "std::array尾端元素: " << st_array.back() << std::endl;
// 使用 at() 方法进行安全访问
try {
std::cout << "使用 at() 访问第六个元素: " << st_array.at(5) << std::endl; // 会抛出异常
} catch (const std::out_of_range& e) {
std::cout << "异常: " << e.what() << std::endl;
}
// 使用 fill() 填充数组
st_array.fill(10);
std::cout << "填充后的 std::array: ";
for (const auto& elem : st_array) {
std::cout << elem << " ";
}
std::cout << std::endl;
// 使用 STL 算法
std::reverse(st_array.begin(), st_array.end());
std::cout << "反转后的 std::array: ";
for (const auto& elem : st_array) {
std::cout << elem << " ";
}
std::cout << std::endl;
return 0;
}
阐明
[*] C 风格数组：利用基本的 [] 运算符访问元素，不能直接获取数组巨细，且没有边界检查。
[*] std::array：支持 size(), front(), back(), fill(), at() 等成员函数，提供更多功能和安全性，支持 STL 算法。
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