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:ut_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：

1. #include <iostream>
2. #include <array>
3. #include <algorithm>
5. int main() {
6.     // C 风格数组
7.     int c_array[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
9.     // std::array
10.     std::array<int, 5> st_array = {1, 2, 3, 4, 5};
12.     // 访问元素
13.     std::cout << "C 风格数组第一个元素: " << c_array[0] << std::endl;
14.     std::cout << "std::array第一个元素: " << st_array[0] << std::endl;
16.     // 使用 std::array 提供的成员函数
17.     std::cout << "std::array大小: " << st_array.size() << std::endl;
18.     std::cout << "std::array前端元素: " << st_array.front() << std::endl;
19.     std::cout << "std::array尾端元素: " << st_array.back() << std::endl;
21.     // 使用 at() 方法进行安全访问
22.     try {
23.         std::cout << "使用 at() 访问第六个元素: " << st_array.at(5) << std::endl; // 会抛出异常
24.     } catch (const std::out_of_range& e) {
25.         std::cout << "异常: " << e.what() << std::endl;
26.     }
28.     // 使用 fill() 填充数组
29.     st_array.fill(10);
30.     std::cout << "填充后的 std::array: ";
31.     for (const auto& elem : st_array) {
32.         std::cout << elem << " ";
33.     }
34.     std::cout << std::endl;
36.     // 使用 STL 算法
37.     std::reverse(st_array.begin(), st_array.end());
38.     std::cout << "反转后的 std::array: ";
39.     for (const auto& elem : st_array) {
40.         std::cout << elem << " ";
41.     }
42.     std::cout << std::endl;
44.     return 0;
45. }

复制代码

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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