c++标准模板(STL)(std::array)(四)

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 arrayN == 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。

迭代器非法化

按照规则,指向 array 的迭代器在 array 的生存期间决不非法化。然而要注意,在 swap 时,迭代器将继续指向同一 array 的元素,并将改变元素的值。

容量

检查容器是否为空

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

constexpr bool empty() const noexcept;

(C++11 起)
(C++20 前)

[[nodiscard]] constexpr bool empty() const noexcept;

(C++20 起)

 检查容器是否无元素,即是否 begin() == end() 。

参数

(无)

返回值

若容器为空则为 true ,否则为 false

复杂度

常数。

返回容纳的元素数

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

size_type size() const noexcept;

(C++11 起)

返回容器中的元素数,即 std::distance(begin(), end()) 。

参数

(无)

返回值

容器中的元素数量。

复杂度

常数。

返回可容纳的最大元素数

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

constexpr size_type max_size()  noexcept;

(C++11 起)
(C++14 前)

constexpr size_type max_size() const noexcept;

(C++14 起)

 返回根据系统或库实现限制的容器可保有的元素最大数量,即对于最大容器的 std::distance(begin(), end()) 。

参数

(无)

返回值

元素数量的最大值。

复杂度

常数。

注意

因为每个 std::array<T, N> 都是固定大小容器,故 max_size 返回的值等于 N (亦为 size 所返回的值)

操作

以指定值填充容器

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

void fill( const T& value );

(C++11 起)
(C++20 前)

constexpr void fill( const T& value );

(C++20 起)

 赋给定值 value 给容器中的所有元素。

参数

value - 要赋给元素的值

返回值

(无)

复杂度

与容器大小成线性。

交换内容

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

void swap( array& other ) noexcept(/* see below */);

(C++11 起)
(C++20 前)

constexpr void swap( array& other ) noexcept(/* see below */);

(C++20 起)

将容器内容与 other 的内容交换。不导致迭代器和引用关联到别的容器。

参数

other - 要与之交换内容的 array

返回值

(无)

异常

noexcept 规定:  

noexcept(noexcept(swap(std::declval<T&>(), std::declval<T&>())))

在以上表达式中,按照同 C++17 std::is_nothrow_swappable 特性所用的行为查找标识符 swap

(C++17 前)
noexcept 规定:  

noexcept(std::is_nothrow_swappable_v<T>)

(C++17 起)

对于零长 array ,noexcept 规定:  noexcept

复杂度

与容器大小成线性。

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;

    //检查容器是否无元素,即是否 begin() == end() 。
    std::cout << "array1 empty: " << array1.empty() << std::endl;
    std::array<Cell, 0> array2;
    std::cout << "array2 empty: " << array2.empty() << std::endl;
    std::cout << std::endl;

    //返回容器中的元素数,即 std::distance(begin(), end()) 。
    std::cout << "array1 contains " << array1.size() << " elements." << std::endl;
    std::cout << "array2 contains " << array2.size() << " elements." << std::endl;
    std::cout << std::endl;


    //返回根据系统或库实现限制的容器可保有的元素最大数量,即对于最大容器的 std::distance(begin(), end()) 。
    std::cout << std::endl;
    std::cout << "array1 max_size " << array1.max_size() << std::endl;
    std::cout << "array2 max_size " << array2.max_size() << std::endl;
    std::cout << std::endl;


    //赋给定值 value 给容器中的所有元素。
    Cell cell = generate();
    array1.fill(cell);
    std::cout << "array1.fill( " << cell << " )" << 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;

    std::array<Cell, 6> array3;
    std::generate(array3.begin(), array3.end(), generate);

    std::cout << "swap before:" << std::endl;
    std::cout << "array1:   ";
    std::copy(array1.begin(), array1.end(), std::ostream_iterator<Cell>(std::cout, " "));
    std::cout << std::endl;
    std::cout << "array3:   ";
    std::copy(array3.begin(), array3.end(), std::ostream_iterator<Cell>(std::cout, " "));
    std::cout << std::endl;
    //将容器内容与 other 的内容交换。不导致迭代器和引用关联到别的容器。
    array1.swap(array3);
    std::cout << "swap after:" << std::endl;
    std::cout << "array1:   ";
    std::copy(array1.begin(), array1.end(), std::ostream_iterator<Cell>(std::cout, " "));
    std::cout << std::endl;
    std::cout << "array3:   ";
    std::copy(array3.begin(), array3.end(), std::ostream_iterator<Cell>(std::cout, " "));
    std::cout << std::endl;
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

输出

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