好的！既然你提到了 C++ 标准库中的容器类 <array>，我将为你详细讲解它的用法，包括基本概念、特性、功能以及实用示例。<array> 是 C++11 引入的固定大小数组容器，提供比传统 C 风格数组更安全、更现代的接口。它是标准模板库（STL）的一部分，适合需要静态大小但希望使用 STL 功能的场景。以下是完整的内容，适合学习和实践。
C++ 标准库：<array>
<array> 是一个模板类，封装了固定大小的数组，提供与 STL 容器一致的接口。它的主要特点是：
- 固定大小：在编译时指定大小，无法动态调整。
- 连续内存：元素存储在连续的内存块中，与 C 风格数组相同。
- 安全性：提供边界检查（通过
at()）和更现代的接口。 - 无额外开销：相比动态容器（如
vector），没有内存管理开销。
包含头文件
#include <array>
#include <iostream> // 通常配合使用
定义格式
std::array<类型, 大小> 变量名;
类型：数组元素的数据类型（如int、double、std::string）。大小：编译时常量，表示元素个数。
基本用法
1. 声明和初始化
#include <array>
#include <iostream>
int main() {
std::array<int, 5> arr = {1, 2, 3, 4, 5}; // 初始化列表
for (int i = 0; i < arr.size(); i++) {
std::cout << arr[i] << " ";
}
std::cout << std::endl; // 输出：1 2 3 4 5
return 0;
}
- 未初始化的元素默认值为类型的默认值（例如
int为 0）。
2. 访问元素
#include <array>
#include <iostream>
int main() {
std::array<double, 3> arr = {1.5, 2.7, 3.9};
std::cout << "First: " << arr[0] << std::endl; // 下标访问
std::cout << "Second: " << arr.at(1) << std::endl; // 边界检查访问
std::cout << "Front: " << arr.front() << std::endl; // 第一个元素
std::cout << "Back: " << arr.back() << std::endl; // 最后一个元素
return 0;
}
输出：
First: 1.5
Second: 2.7
Front: 1.5
Back: 3.9
[]：无边界检查，性能更高但不安全。at()：有边界检查，超界时抛出std::out_of_range异常。
3. 大小和容量
#include <array>
#include <iostream>
int main() {
std::array<int, 4> arr = {10, 20, 30, 40};
std::cout << "Size: " << arr.size() << std::endl; // 元素个数：4
std::cout << "Max size: " << arr.max_size() << std::endl; // 最大容量：4
std::cout << "Empty? " << (arr.empty() ? "Yes" : "No") << std::endl; // 是否为空：No
return 0;
}
size()和max_size()对于<array>总是相等，因为大小固定。empty()对于非零大小的<array>总是返回false。
4. 填充和交换
#include <array>
#include <iostream>
int main() {
std::array<int, 3> arr1;
arr1.fill(7); // 填充所有元素为 7
for (int val : arr1) {
std::cout << val << " "; // 输出：7 7 7
}
std::cout << std::endl;
std::array<int, 3> arr2 = {1, 2, 3};
arr1.swap(arr2); // 交换内容
for (int val : arr1) {
std::cout << val << " "; // 输出：1 2 3
}
std::cout << std::endl;
return 0;
}
5. 迭代器
#include <array>
#include <iostream>
int main() {
std::array<std::string, 3> arr = {"Apple", "Banana", "Orange"};
for (auto it = arr.begin(); it != arr.end(); ++it) {
std::cout << *it << " ";
}
std::cout << std::endl; // 输出：Apple Banana Orange
return 0;
}
- 支持 STL 迭代器：
begin()、end()、rbegin()（逆向开始）、rend()（逆向结束）。
与 C 风格数组的对比
| 特性 | std::array | C 风格数组（如 int arr[5]） |
|---|---|---|
| 大小 | 编译时固定 | 编译时固定 |
| 边界检查 | at() 提供检查 | 无 |
| STL 兼容性 | 支持迭代器、算法 | 不支持 |
| 默认初始化 | 是（零初始化） | 否（未定义值） |
| 传递给函数 | 按值或引用传递 | 退化为指针 |
示例：传递给函数
#include <array>
#include <iostream>
void printArray(const std::array<int, 3>& arr) {
for (int val : arr) {
std::cout << val << " ";
}
std::cout << std::endl;
}
int main() {
std::array<int, 3> arr = {1, 2, 3};
printArray(arr); // 输出：1 2 3
return 0;
}
<array>保留大小信息，传递时不会退化。
注意事项
- 大小固定：不能动态调整，需在编译时确定。
- 异常处理：使用
at()时，需准备捕获std::out_of_range。 - 性能：无动态内存分配，开销与 C 数组相同。
- 零大小：
std::array<T, 0>是合法的，但访问元素会引发未定义行为。
小练习
以下是一个基于 <array> 的练习题，你可以尝试：
问题：
写一个 C++ 程序，定义一个大小为 5 的 std::array，初始化为 {10, 20, 30, 40, 50}，然后：
- 输出所有元素。
- 将第一个元素改为 99。
- 输出数组的最大值（使用
std::max_element）。
参考答案（你可以先尝试）
#include <array>
#include <iostream>
#include <algorithm> // 需包含以使用 max_element
int main() {
std::array<int, 5> arr = {10, 20, 30, 40, 50};
// 输出所有元素
std::cout << "Original: ";
for (int val : arr) {
std::cout << val << " ";
}
std::cout << std::endl;
// 修改第一个元素
arr[0] = 99;
// 输出修改后的数组
std::cout << "Modified: ";
for (int val : arr) {
std::cout << val << " ";
}
std::cout << std::endl;
// 输出最大值
auto max = std::max_element(arr.begin(), arr.end());
std::cout << "Max value: " << *max << std::endl;
return 0;
}
输出：
Original: 10 20 30 40 50
Modified: 99 20 30 40 50
Max value: 99
下一步
- 如果你想试试这个练习，请写下你的代码，我会帮你检查。
- 如果你想要更复杂的内容（比如多维
array、与算法结合），或者设计<array>的测验题，请告诉我！ - 你也可以提出具体问题，比如“如何用
<array>实现矩阵？”或“<array>和<vector>的区别？”。
现在，你想做什么？试试练习，还是有其他需求？
发表回复