C++之數組總結

數組

數組（array）是一種數據格式，能夠存儲多個同類型的值。每個值都存儲在一個獨立的數組元素中，計算機在內存中依次存儲數組的各個元素。要創建數組，可使用聲明語句。數組聲明應指出以下三點：

• 存儲在每個元素中的值的類型；
• 數組名
• 數組中的元素數

在C++中，可以通過修改簡單變量的聲明，添加中括號（其中包含元素數目）來完成數組聲明。例如，下面的聲明創建一個名爲 months的數組，該數組有12個元素，每個元素都可以存儲一個 short類型:

short months[12]

聲名數組的通用格式如下

​typeName arrayName[arraySize];

​表達式 arraySize指定元素數目，它必須是整型常數（如10）或const值，也可以是常量表達式（如8·
sizeof（int），即其中所有的值在編譯時都是已知的。具體地說， arraySize不能是變量，變量的值是在程序時設置的。

​數組的很多用途都是基於這樣一個事實：可以單獨訪問數組元素，方法是使用下標或索引來對元素進行編號。C++數組從0開始編號。C++使用帶索引的方括號表示法來指定數組元素，例如， months[0]是 months數組的第一個元素， months[11]是最後一個元素。注意，最後一個元素的索引比數組長度小1（參見圖1）。因此，數組聲明能夠使用個聲明創建大量的變量，然後便可以用索引來標識和訪問各個元素

數組的初始化規則

只有定義數組時才能使用初始化，此後就不能使用了，也不能將一個數組賦給另一個數組：

int cards[4] = {3,6,8,10};    //okay
int hand[4];                  //okay
hand[4] = {5,6,7,9};          //not okay
hand = cards;                 // not okay

也可以使用下標分別給數組中的元素賦值。

初始化數組時，提供的值可以少於數組的元素數目。例如，下面的語句只初始化hotelTips的前兩個元素：

float hotelTips[5] = {5.0,2.5};

如果只對數組的一部分進行初始化，則編譯器將把其他元素設置爲0.因此，將數組中所有的元素都初始化爲0非常簡單—只要顯式地將第一個元素初始化爲0，然後讓編譯器將其他元素都初始化爲0;

long totals[500] = {0};

如果初始化爲{1} 而不是{0}，則第一個元素設置爲1，其他元素被設置爲0。

如果初始化數組時方括號內([])爲空，C++編譯器將計算元素個數，例如，對於下面的聲名：

short things[] = {1, 5, 3, 8}

編譯器將使things數組包含4個元素。

C++11初始化方法

C++使用大括號的初始化(列表初始化)作爲一種通用初始化方法，可用於所有類型。數組以前就可使用列表初始化，但C++中列表初始化新增了一些功能。

1.初始化數組時，可以省略等號(=)

double earnings[4] {1.2e4,1.6e4,1.1e4,1.7e4};

2.可在大括號內不包含任何東西，這將把所有元素都設置爲零：

unsigned int counts[10]={}； //all elements set to 0
float balances[100] {}      //all elements set to 0

3.列表初始化禁止縮窄轉換

long plifs[] = {25,92,3.0}   // not allowed
char slifs[4] {'h','i',1122011,'\0'} // not allowed
char tlifs[4] {'h','i',112,'\0'}   //allowed

在上述代碼中，第一條語句不能通過編譯，因爲將浮點數轉換爲整型是縮窄操作，即使浮點數的小數點後面爲零。第二條語句也不能通過編譯，因爲1122011超出了char變量的取值範圍（這裏假設char變量的長度爲8位）。第三條語句可通過編譯，因爲雖然112是一個int值，但它在char變量的取值範圍內。

數組的替代品

模板類vector和array是數組的替代品；這些替代品對於數組的創建和使用更加靈活簡便。

模板類vector

模板類 vector類似於 string類，也是一種動態數組。可以在運行階段設置 vector對象的長度，可在末尾附加新數據，還可在中間插入新數據。基本上，它是使用new創建動態數組的替代品。實際上， vector類確實使用new和 delete來管理內存，但這種工作是自動完成的.

這裏不深入探討模板類意味着什麼，而只介紹一些基本的實用知識。首先，要使用 vector對象，必須包含頭文件 vector。其次， vector包含在名稱空間std中，因此可使用 using編譯指令、 using聲明或std:vector e第三，模板使用不同的語法來指出它存儲的數據類型。第四， vector類使用不同的語法來指定元素數。下面是一些示例：

#include <vector>
...
usinga namespace std;
vector<int> vi;   //創建一個長度爲零的int型數組
int n;
cin >> n;
vector<double> vd(n);  //創建一個大小爲n的double型數組

其中，vi是一個 vector對象，vd是一個 vector對象。由於 vector對象在插入或添加值時自動調整長度，因此可以將vi的初始長度設置爲零。但要調整長度，需要使用vector包中的各種方法。

一般而言，下面的聲明創建一個名爲vt的vector對象，它可存儲n_elem個類型爲type_Name的元素：

vector<typeName> vt(n_elem);

其中參數n_elem可以是整型常量，也可以是整型變量。

模板類array(C++11)

vector類的功能比數組強大，但付出的代價是效率稍低。如果需要的是長度固定的數組，使用數組是更佳的選擇，但代價是不那麼方便和安全。有鑑於此，C++11新增了模板類aray，它也位於名稱空間std中。與數組一樣，aray對象的長度也是固定的，也使用棧（靜態內存分配），而不是自由存儲區，因此其效率與數組相同，但更方便，更安全。要創建aray對象，需要包含頭文件array。array對象的創建語法與vector稍有不同：

#include <array>
...
using namespace std;
array<int, 5> ai;   //創建一個大小爲5的array對象
array<double, 4> ad = {1.2, 2.1, 3.43, 4.3};

推而廣之，下面的聲名創建一個名爲arr的array的對象，它包含n_elem個類型爲typeName的元素：
```C++
array<typeName, n_elem> arr;

與創建veto對象不同的是，n_elem不能是變量,在C++11中，可將列表初始化用於vector和array對象，但在C++98中，不能對vector對象這樣做.

比較數組、vector對象和array對象

要了解數組、 vector對象和aray對象的相似和不同之處，最簡單的方式可能是看一個使用它們的簡單示例：

#include iostream>
include <vector> //STL C++98
#include <array> //C++11
int main（）
{
    using namespace std；
    //C, original C++
    double a1[4]={1.2,2.4,3.6,4,8};
    //C++98sTL 
    vector<double> a2(4); // create vector with 4 element
    // no simple way to initialize in C98
    a2[0]=1.0/3.0; 
    a2[1]=1.0/5.0; 
    a2[2]=1.0/7.0;
    a2[3]=1.0/9.0;
    // C++11-- create and initialize array object       
    array<double，4> a3 = {3.14,2.72,1.62,1,41};
    array<double, 4> a4;
    a4=a3；  //valid for array objects of same size
    // use array notation 
    cout<<"a1[2]："<<a1[2]<<"at"<<&a1[2]<<end1;
    cout<<"a2[2]："<<a2[2]<<"at"<<&a2[2l<<endl; 
    cout<<"a3[2]："<<a[2]<<"at"<<&a3[2]<<endl;cout<<"a4[2]："<<a4[2]<<"at"<<&a4[2]<end1
    // misdeed 
    a1[-2]=20.2; 
    cout<<"a1[-2]："<<a1[2]<<"at"<&a1[-2]<<endl;
    cout<<"a3[2]："<<a3[2l<<"at"<&a3[2]<<endl;cout<<"a4[2]："<<a4[2]<<"at"c&a4[2<<endl;
    ruturn 0;
}
//程序輸出
a1[2]：3,6 at 0x28cce8
a2[2]：0.142857 at 0xca0328
a3[2]：1.62 at 0x28ccc8
a4[2]：1.62 at 0x28cca8
a1[-2]：20.2 at 0x28ccc8
a3[2]：20.2 at 0x2BcccB 
a4[2]：1.62 at 0x28ccaB

注意到無論是數組、 vector對象還是aray對象，都可使用標準數組表示法來訪問各個元素。其次，從地址可知，aray對象和數組存儲在相同的內存區域（即棧）中，而 vector對象存儲在另一個區域（自由存儲區或堆）中。第三，注意到可以將一個array對象賦給另一個aray對象：而對於數組，必須逐元素複製數據。

下面有一行代碼需要特別注意：

a1[-2] = 20.2;

這個索引將被轉換爲如下代碼：

*[a1-2] = 20.2;

其含義如下：找到a1指向的地方，向前移兩個 double元素，並將20.2存儲到目的地。也就是說將信息存儲到數組的外面。與C語言一樣，C++也不檢查這種超界錯誤。在這個示例中，這個位置位於aray對象a3中。其他編譯器可能將20.2放在a4中，甚至做出更糟糕的選擇。這表明數組的行爲是不安全的。