C++ 頭文件系列(array)

注意，該頭文件僅在C++11中標准才開始出現。

簡介

與語言內置的數組一樣， array類模版支持幾乎所有內置數組包含的特性：

• 順序的（sequence）
• 內存連續的（contiguous storage）
• 固定大小的（fixed-size）

那既然與內置數組一樣，為什么還要定義這樣一個模版呢？C++委員會是想造輪子嗎（-_-)?當然不是！

為什么需要array？

array模版類實際上是內置數組的聚合，外加一層封裝。正是由於這層接口，才使得數組能與STL接軌，真正成為一個container。

Container接口

• array::size
• array::back
• array::front
• array::empty
• array::fill
• ...

簡單通用的array接口，讓數組使用起來更加得心應手。 例如size()成員函數返回數組的大小，在內置數組中則只能查看數組定義或者借助外部函數。

Interator模式接口（姑且讓我這么叫吧）

• array::begin
• array::end
• array::cbegin
• array::cend
• array::rbegin
• array::rend
• array::crbegin
• array::crend

解決語法不一致性

Iterator作為C++中溝通Algorithm與Container的橋梁，起着不可或缺的作用。然而內置類型不支持迭代器的概念，雖然對於算法來說有合適的重載能夠解決這個問題，但在語法上存在明顯的差別(vec為vector ，arr為int數組)：

for_each(vec.begin(), vec.end(), [](int i)
{
	//	something
});

for_each(arr, arr + 3, [](int i)
{
	//	something
});

其實不需要變量定義聲明就可以猜到，vec是container而arr不是。 這也許會阻礙代碼后期的重構與修改。使用array類模版的話就不會存在這種問題，統一的語法，多棒！

Bound Check

我們都知道，C++沿襲了C語言的設計，在access數組元素時不對數組變量進行邊界檢查。array解決了這個問題，在元素讀寫越界時會拋出異常。

差異性

與內置數組的差異

array與內置數組的一個明顯的差異就是----允許空數組的定義。

至於為什么要允許這樣一個特性，也許是：

1. 讓空數組保持遍歷一致性。
2. 讓array容器隱式地支持清空（畢竟作為一個fixed-size container，它沒有對應的clear操作）。

然而，空數組在語義上是不允許解引用的，因此在使用時規避那些需要解引用的操作。

與其他容器的差異

該方面的差異主要體現在swap成員函數上。就像我們知道的，其他容器調用swap函數時，為了保證高效，該函數實際上執行的操作相當於交換指向實際容器內容的指針。但是array的swap函數卻是進行逐成員交換，這也許是為了保持與內置數組相同的性質----數組地址不可變。

出於上述語義上的差別，array與其他容器的迭代器，在swap后會有不同的結果（深色方框代表容器對象, 方框內文字代表容器內容; 箭頭代表迭代器變量, 都指向頭元素）：

swap前：

swap后：

從圖上看更為直接：

• array模版類對象只是交換了內容而已，兩個迭代器的值都未變。
• 其他容器對象不僅交換了內容，連迭代器的關聯性都改變了（實際上，迭代器的值（即關聯的內容）也沒變，但關聯的對象變了）。

Tuple接口

array還提供了一套獨特的tuple接口，使其能夠像使用元組那樣使用。 當然，這種可能性的前提是它本身就非常像元組。

這種特性是通過重載tuple接口的get函數，並且特化tuple_element和tuple_size類模版實現的。