在 C++ 中声明数组答案

【问题标题】：Declaring arrays in C++在 C++ 中声明数组
【发布时间】：2017-04-07 23:33:49
【问题描述】：

我是 C++ 新手，目前正在自学一本书。这本书似乎说有几种数组取决于你如何声明它。我想动态数组和静态数组之间的区别对我来说很清楚。但是我不明白 STL std::array 类和静态数组之间的区别。

一个 STL std::array 变量声明为：

std::array < int, arraySize > array1;

而静态数组变量声明为：

int array1[arraySize];

两者之间有根本区别吗？还是只是语法，两者基本相同？

【问题讨论】：

没有区别，只是语法问题，我相信这仅适用于 C++ 11 及更高版本但是请注意，STL 声明为您提供了一个可以在数组上使用的函数和迭代器的大工具箱，如另一个你通常必须自己制作内置函数来做琐碎的事情。：检查：en.cppreference.com/w/cpp/container/array
std::array vs array performance的可能重复
当您开始将std::array<> 传递给函数而不是内置数组时，会有很大的不同。 std::array 知道自己的大小，而内置数组不知道，因为它会衰减为指针。
@PaulMcKenzie 您实际上可以通过引用传递 C 样式的数组，在这种情况下，大小将是已知的。
离题小唠叨：就叫它std::array。 STL 几十年前就被纳入标准，array 出现得更晚。

标签： c++ arrays c++11 stl

【解决方案1】：

std::array<> 只是一个 C 样式数组的轻量级包装器，还有一些额外的漂亮接口成员函数（如 begin、end 等）和 typedefs，大致定义为

template<typename T, size_t N>
class array
{
public:
    T _arr[N];
    T& operator[](size_t);
    const T& operator[](size_t) const;
    // other member functions and typedefs
}

一个根本的区别是前者可以通过值传递，而对于后者，你只能传递一个指向它的第一个元素的指针，或者你可以通过引用传递它，但是你不能将它复制到函数中（除了通过std::copy 或手动）。

一个常见的错误是假设每次将 C 样式数组传递给函数时，由于数组衰减为指针，您会丢失其大小。这并非总是如此。如果你通过引用传递它，你可以恢复它的大小，因为在这种情况下没有衰减：

#include <iostream>

template<typename T, size_t N>
void f(T (&arr)[N]) // the type of arr is T(&)[N], not T*
{
    std::cout << "I'm an array of size " << N;
}

int main()
{
    int arr[10];
    f(arr); // outputs its size, there is no decay happening
}

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【讨论】：

您可以通过引用或指向数组本身的指针来传递 C 样式数组。
@SergeyA 我想我有点不清楚，已编辑。问题是你绝对不能按值传递它。

【解决方案2】：

这两者之间的主要区别是一个重要的区别。

除了 STL 为您提供的好方法之外，当将 std::array 传递给函数时，没有衰减。这意味着，当您在函数中收到std::array 时，它仍然是std::array，但是当您将int[] 数组传递给函数时，它实际上会衰减为int* 指针，并且数组的大小为丢了。

这种差异是一个主要差异。一旦丢失了数组大小，代码现在很容易出现很多错误，因为您必须手动跟踪数组大小。 sizeof() 返回指针类型的大小，而不是数组中元素的数量。这迫使您使用process(int *array, int size) 等接口手动跟踪数组大小。这是一个不错的解决方案，但容易出错。

请参阅 Bjarne Stroustroup 的指南：

https://github.com/isocpp/CppCoreGuidelines/blob/master/CppCoreGuidelines.md#Rp-run-time

可以使用更好的数据类型来避免这种情况，std::array 是为它设计的，以及许多其他 STL 类。

附带说明，除非有充分的理由使用固定大小的数组，否则std::vector 作为连续内存数据结构可能是更好的选择。

【讨论】：

【解决方案3】：

std::array 和 C 风格的数组类似：

它们都存储连续的对象序列
它们都是聚合类型，因此可以使用aggregate initialization 进行初始化
它们的大小在编译时是已知的
它们不使用动态内存分配

std::array 的一个重要优点是它可以按值传递，并且不会像 C 样式数组那样隐式衰减到指针。

【讨论】：

【解决方案4】：

在这两种情况下，数组都是在堆栈上创建的。

但是，STL 的 std::array 类模板比第二种情况的“原始”类 C 数组语法提供了一些优势：

int array1[arraySize];

例如，使用std::array，您有一个典型的 STL 接口，具有诸如size（可用于查询数组的元素计数）、front、back、at 等方法。

您可以找到更多详细信息here。

【讨论】：

"在这两种情况下，数组都是在堆栈上创建的" - 除非它是在堆上分配的结构/类的成员。

【解决方案5】：

两者之间有根本区别吗？还是只是语法，两者基本相同？

原始 c 样式数组（内置数组）与 std::array 存在许多差异。

正如您从参考文档中看到的，有许多可用的操作不是原始数组：

例如：元素访问

at()
front()
back()
data()

std::array 的底层数据类型仍然是一个原始数组，但带有 “语法糖”（如果您应该关心的话）。

【讨论】：

【解决方案6】：

std::array<> 和 C 样式数组的主要区别在于前者是一个包裹后者的类。该类具有begin() 和end() 方法，允许std::array 对象作为参数轻松传递给期望迭代器的STL 算法（请注意，C 样式数组也可以通过非成员std::begin/std::end 方法）。第一个指向数组的开头，第二个指向超出数组末尾的一个元素。您会在其他 STL 容器中看到这种模式，例如 std::vector、std::map、std::set 等。

STL std::array 的另一个优点是它有一个 size() 方法，可以让您获取元素计数。要获取 C 样式数组的元素计数，您必须编写 sizeof(cArray)/sizeof(cArray[0])，所以 stlArray.size() 看起来不是更具可读性吗？

你可以在这里得到完整的参考：

http://en.cppreference.com/w/cpp/container/array

【讨论】：

非成员 begin 和 end 在 C 样式数组中工作得很好。有了这些其他改进（转向非成员模板），您所说的一切都是正确的：数组可以由需要包装器的算法处理。数组总是有迭代器；让它们像指针一样是基本原则。
添加了关于非会员开始/结束的注释。
«要获取 C 样式数组的元素计数，您必须编写 » 哎呀，不，您不需要。 vsoftco 的答案中显示的模板说明了如何将 N 推导出为模板参数。或者只使用end(a)-begin(a)，但是当您应该传递迭代器或“范围”时，为什么需要这样做。 C 数组是一个非常好的范围：由于任何这些原因，都不需要数组的包装器。

【解决方案7】：

通常你应该更喜欢std::array<T, size> array1; 而不是T array2[size];，尽管底层结构是相同的。

主要原因是std::array 总是知道它的大小。您可以调用它的size() 方法来获取大小。而当您使用 C 风格的数组（即所谓的“内置数组”）时，您总是必须将大小传递给使用该数组的函数。如果你弄错了，你可能会导致缓冲区溢出，并且函数会尝试读取/写入不再属于数组的内存。 std::array 不会发生这种情况，因为大小始终是明确的。

【讨论】：

在 C++ 中，不需要总是传递大小，即使对于 C 样式的数组也是如此。您可以通过模板函数通过引用传递数组并恢复其大小。

【解决方案8】：

国际海事组织，

优点：它很高效，因为它不使用比内置固定数组更多的内存。
缺点：std::array 在内置固定数组上是一种稍微笨拙的语法，并且您必须显式指定数组长度（编译器不会从初始化程序中为您计算它）。

【讨论】：