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std::array 是 C++11 标准库引入的一个容器，用于表示固定大小的数组。它定义在 <array> 头文件中。下面为你详细介绍其优势和使用方法。
优势
1. 类型安全
与传统的 C 风格数组不同，std::array 是一个模板类，它的类型信息在编译时就已经确定，这避免了很多由于类型不匹配而导致的潜在错误。例如，在传递 std::array 作为函数参数时，编译器会严格检查类型，确保参数类型的一致性。
2. 容器特性
std::array 支持标准库容器的一些通用接口和操作，如 begin()、end()、size() 等。这使得它可以无缝地与标准库中的算法和迭代器配合使用，提高了代码的可复用性和可维护性。
3. 固定大小
std::array 的大小在编译时就已经确定，不会在运行时发生改变。这有助于编译器进行更多的优化，同时也避免了动态内存分配带来的开销和潜在的内存泄漏问题。
4. 性能高效
由于 std::array 的元素是连续存储在栈上的，因此访问元素的速度非常快，和传统的 C 风格数组一样高效。
5. 边界检查
虽然 std::array 本身不提供内置的边界检查，但可以使用 at() 成员函数进行安全的元素访问。当访问越界时，at() 会抛出 std::out_of_range 异常，这有助于在开发过程中及时发现和处理错误。
使用方法
1. 定义和初始化
#include <iostream>
#include <array>int main() {// 定义一个包含 5 个整数的 std::arraystd::array<int, 5> arr; // 初始化数组元素arr = {1, 2, 3, 4, 5};// 另一种初始化方式std::array<int, 3> arr2 = {10, 20, 30};return 0;
}
2. 访问元素
#include <iostream>
#include <array>int main() {std::array<int, 5> arr = {1, 2, 3, 4, 5};// 使用下标运算符访问元素std::cout << "第一个元素: " << arr[0] << std::endl;// 使用 at() 函数访问元素（提供边界检查）try {std::cout << "第三个元素: " << arr.at(2) << std::endl;// 越界访问，会抛出 std::out_of_range 异常std::cout << arr.at(10) << std::endl; } catch (const std::out_of_range& e) {std::cerr << "异常: " << e.what() << std::endl;}return 0;
}
3. 遍历数组
#include <iostream>
#include <array>int main() {std::array<int, 5> arr = {1, 2, 3, 4, 5};// 使用范围 for 循环遍历数组for (int num : arr) {std::cout << num << " ";}std::cout << std::endl;// 使用迭代器遍历数组for (auto it = arr.begin(); it != arr.end(); ++it) {std::cout << *it << " ";}std::cout << std::endl;return 0;
}
4. 获取数组大小
#include <iostream>
#include <array>int main() {std::array<int, 5> arr = {1, 2, 3, 4, 5};// 获取数组的大小std::cout << "数组大小: " << arr.size() << std::endl;return 0;
}
5. 与标准库算法配合使用
#include <iostream>
#include <array>
#include <algorithm>int main() {std::array<int, 5> arr = {3, 1, 4, 1, 5};// 对数组进行排序std::sort(arr.begin(), arr.end());// 输出排序后的数组for (int num : arr) {std::cout << num << " ";}std::cout << std::endl;return 0;
}
#include <iostream>
#include <array>
#include <algorithm>// 定义和初始化示例
void initializationExample() {std::array<int, 5> arr;arr = {1, 2, 3, 4, 5};std::array<int, 3> arr2 = {10, 20, 30};
}// 访问元素示例
void accessElementsExample() {std::array<int, 5> arr = {1, 2, 3, 4, 5};std::cout << "第一个元素: " << arr[0] << std::endl;try {std::cout << "第三个元素: " << arr.at(2) << std::endl;std::cout << arr.at(10) << std::endl;} catch (const std::out_of_range& e) {std::cerr << "异常: " << e.what() << std::endl;}
}// 遍历数组示例
void traversalExample() {std::array<int, 5> arr = {1, 2, 3, 4, 5};for (int num : arr) {std::cout << num << " ";}std::cout << std::endl;for (auto it = arr.begin(); it != arr.end(); ++it) {std::cout << *it << " ";}std::cout << std::endl;
}// 获取数组大小示例
void sizeExample() {std::array<int, 5> arr = {1, 2, 3, 4, 5};std::cout << "数组大小: " << arr.size() << std::endl;
}// 与标准库算法配合使用示例
void algorithmExample() {std::array<int, 5> arr = {3, 1, 4, 1, 5};std::sort(arr.begin(), arr.end());for (int num : arr) {std::cout << num << " ";}std::cout << std::endl;
}int main() {initializationExample();accessElementsExample();traversalExample();sizeExample();algorithmExample();return 0;
} 通过上述示例，你可以看到 std::array 在使用上的便利性和灵活性，同时也能体会到它相对于传统 C 风格数组的优势。