C++数组概述

C++数组概述

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基本概念

1. 数组是固定大小的一种复合类型

• 因为数组是固定大小，所以在编译期间就决定了基大小
• 数组的内存是连续(无论是一维数组还是多维数组)

2. 数组的特性

• 数组之间不允许拷贝和赋值
• 数组名是常指针

数组的操作

1. 数组的初始化

• 数组定义时不初始化，则会被初始化为未初始化值

int nArr[4]; // 当数组为全局变量时,未初始化值默认为0;当数组为局部变量时,则其值在Debug下为0xccccccc,Release下为随机值

• 大括号显式初始化

int nArr1[4] = {1, 2, 3, 4};
int nArr2[4] = {1, 2, 3};   // 第4值默认为0
int nArr3[] = {1, 2, 3, 4}; // 编译器在编译阶段推断数组维数为4 
int nArr4[][4] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8}; // 数组最高维可以在编译阶段推导出为2
int nArr5[][4] = {{1, 2, 3, 4}, {5, 6, 7, 8}}; // 数组最高维可以在编译阶段推导出为2
int nArr6[][4] = {{1}, {5}}; // 数组最高维可以在编译阶段推导出为2，剩下的默认为0
int nArr7[2][4] = {{1, 2, 3, 4}, {5, 6, 7, 8}}; // 数组大小与赋值必须匹配

• 字符数组

char szArr[] = "abcd"; // 编译器在编译阶段推断数组维数为5 

2. 数组的大小

int nArr1[4] = {0};         // sizeof(nArr1)为16，因为nArr1是int[4]类型
int nArr2[3][4] = {0};      // sizeof(nArr2)为48，因为nArr2是int[3][4]类型

3. 数组与引用

int nArr6[][4] = {{1}, {2}, {3}}; // 数组最高维可以在编译阶段推导出为2，剩下的默认为0
int (&nArr7)[4] = nArr6[1];       // nArr7即是nArr6[2]的引用
int nArr8[4] = {0};
int (&nArr9)[4] = nArr8;          // nArr9即是nArr8的引用

4. 数组与指针

    int nArr1[4] = {0};
    int nArr2[3][4] = {0};
    int *p1 = nArr1;      
    int *p2 = nArr2[1];
    int *p3 = &nArr2[1][0];     // p2,p3是相等的
    int (*p4)[4] = nArr2;       // 此处的数组名nArr2退化为指针,p4是指针,指向int [4]类型数组首地址
    int (*p5)[4] = &nArr2[0];   // p4,p5也是相等的
    int *p6[4]; // p6是数组,存放4个int类型指针。sizeof(p6)=16
    int* p7[4]; // 因为[]的优先级最高,所以p6,p7是相同的

5. 数组类型别名

typedef int intArray[4];
typedef int int2DArray[3][4];
intArray arr1 = {0};
int arr2[4] = {0};
// arr1,arr2是等价的
int2DArray arr3 = {0};
int arr4[3][4] = {0};
// arr3,arr4是等价的

6. 数组作为函数参数

-值与数组 因为数组不能拷贝,所以数组理论上不能作为值传递的形参。但事实上，我们有看到直接用数组作为参数值传递的，这明显违背数组拷贝的原理。如下段代码，其实是特殊情况，arr其实并不是数组类型，arr在作为形参时已经自动退化成指针了。

void Test(int arr[4])
{
    *arr = 4;
    int nSize = sizeof(arr); // 因为arr退化成指针,所以nSize=4
}
void Test1(int arr[])
{
    int nSize = sizeof(arr); // 因为arr退化成指针,所以arr[]的维数写不写无影响
}
void Test2(int arr[][4])
{
 int nSize = sizeof(arr); // 因为arr退化成指针,所以arr[]的维数写不写无影响,nSize=4
}
void Test3(int (*arr)[4])
{
 int nSize = sizeof(arr); // Test3和Test4是等价的
}

• 引用与数组
  数组类型的引用是合法的，引用类型的数组是非法的。

void Test(int (&arr)[4])
{
    int nSize = sizeof(arr); // 因为arr是int [4]类型,所以nSize=20,此处维数不能省
}
void Test1(int &arr[4]) // Error,arrays of references are illegal
{
}

• 指针与数组

void Test(int (*arr)[4])
{
    int nSize = sizeof(arr); // arr是指针，指向int [4]首地址
}
void Test1(int* arr[4])
{
    int nSize = sizeof(arr); // arr看起来是int* [4]类型，是数组,但是数组不能拷贝，所以退化成指针
}
void Test2(int* arr[])
{
    int nSize = sizeof(arr); // arr[]退化成指针，Test2和Test1造价,nSize=4
}

7. 数组作为函数返回值

• 返回值 因为返回值也会生成拷贝，所以与数组不能拷贝相违背，所以数组值不能作为函数返回。
• 返回引用
  引用的数组是非法的，所以只能返回数组的引用

int (&Test)() [4]  // 返回的值优先引用,然后因为数组的引用,所以数组在引用后
{
    int nArr[4] = {1, 2, 3, 4};
    return nArr;
}
int (&nTemp)[4] = Test();
// 上面返回引用的方式难理解,我们可以换一种方式
typedef int intArray[4];
intArray& Test() // 利用typdef简单数组类型
{
    int nArr[4] = {1, 2, 3, 4};
    return nArr;
}
intArray& nTemp = Test();
// C++11引用了类型推导,可以用下面形式
int nArr[4] = {0, 1, 2, 3};
decltype(nArr)& Test23()
{
    return nArr;
}

• 返回指针
  因为数组不能拷贝，所以不能返回指针类型的数组(int* [4])，但可以返回指向数组的指针。

int nArr[3][4] = {{4}, {1, 5}, {2}};
int (*Test())[4]
{
    int (*pArr)[4] = nArr;
    return pArr;
}
int (*pArr)[4] = Test();
// 用typedef,C++11也可以用decltype(代码略)
typedef int intArray[4];
int nArr[3][4] = {{4}, {1, 5}, {2}};
intArray* Test()
{
    int (*pArr)[4] = nArr;
    return pArr;
}
intArray* pArr = Test();

8. 数组与vector

• 异同
  
  1. 相同点，数组与vector的内存都是连续的。
  2. 不同点，数组是固定大小，而vector是动态大小。
• 相互转化
  数组可以看作是特殊的vector，所以一些适用于vector的算法，如sort，unique都是可以用于数组的。

int nArr[5] = {4, 3, 2, 1, 5}; 
sort(nArr, nArr+_countfof(nArr));
vector<int> vInt(nArr, nArr+_countfof(nArr));
// 因为vector内存是连续的，所以可以直接拷贝内存。
memcpy(nArr, &vInt[0], vInt.size()*sizeof(int));