C++系统学习之四：数组

与vector的异同

• 相同：都是存放类型相同对象的容器
• 不同：数组的大小确定不变，不能随意向数组中增加元素

1、定义和初始化内置数组

　　数组中元素的个数也属于数组类型的一部分，编译的时候维度应该是已知的，也就是说，维度必须是一个常量表达式。

　　默认情况下，数组的元素被默认初始化。

NOTE：

• 定义数组的时候必须制定数组类型，不允许用auto
• 数组元素应为对象，不能是引用

显式初始化数组元素

　　可以对数组元素进行列表初始化，此时允许忽略数组的维度。当指定了维度，则维度应比列表初始值的数量多，当维度比初始化列表的数量大时，多的部分默认初始化。

字符数组的特殊性

　　字符数组允许用字符串字面值来进行初始化，但数组的维度必须比字符串字面值大1，用来盛放添加的空字符'/0'；

char a[]="hi";
char a1[2]="hi";    //错误，最后的空字符'/0'没地方放

不允许拷贝和赋值

　　不能将数组的内容拷贝给其他数组作为初始值，也不能用数组为其他数组赋值

int a[]={0,1,2};
int b[]=a;     //不允许使用一个数组初始化另一个数组       
int b=a;        //不允许把数组直接赋值给另一数组

理解复杂的数组声明

　　数组本身也是对象，因此可以定义指向数组的指针和引用。

int *ptrs[10];    //含有10个整型指针的数组
int &refs[10]=a;    //错误，不存在引用的数组，数组的元素必须是对象
int (*Parray)[10]=&arr;    //Parray指向一个含有10个整数的数组
int (&arrRef)[10]=arr;    //arrRef引用一个含有10个整数的数组

2、访问数组元素

　　可以使用范围for语句或下标来访问数组元素

　　在使用下标的时候，通常将其定义为size_t类型。size_t类型是一种机器相关的无符号类型，它被设计得足够大以便能表示内存中任意对象的大小。在cstddef头文件中定义了size_t类型。

　　遍历数组所有元素，最好的方法是范围for语句。

检查下标的值

3、指针和数组

　　在很多用到数组名字的地方，编译器都会自动地将其替换为一个指向数组首元素的指针。

　　对数组的元素使用取地址符就能得到指向该元素的指针。

指针也是迭代器

　　指向数组元素的指针可以执行迭代器一样的操作。

    int a[10] = { 0 };
    int n = 0;
    for (auto &i : a)
    {
        i = n;
        n++;
    }
    int *p1 = a;    //相当于迭代器的begin
    int *p2 = &a[10];    //相当于迭代器的end
    for (int *p3 = p1; p3 != p2; p3++)
    {
        cout << *p3 << endl;
    }

标准库函数begin和end

　　上述使用a[10]的地址来表示尾后指针很容易出错，因此标准库定义了数组用的begin和end函数来得到数组的首指针和尾后指针，其在iterator头文件中。

int a[10] = { 0 };
    int n = 0;
    for (auto &i : a)
    {
        i = n;
        n++;
    }
    /*int *p1 = a;    
    int *p2 = &a[10];*/
    int *p1 = begin(a);
    int *p2 = end(a);
    for (int *p3 = p1; p3 != p2; p3++)
    {
        cout << *p3 << endl;
    }

二者同样的效果。

指针运算

　　给指针加上一个整数，得到的新指针仍需指向同一数组的其他元素，或者指向同一数组的尾元素的下一位置。

解引用和指针运算的交互

　　指针加上一个整数得到的结果仍是一个指针，因此可以解引用该指针。

下标和指针

　　对数组执行下标运算其实是对指向数组元素的指针执行下标运算。

int i=a[2];
//上面的下标引用其实是下面的过程
int *p=a;
i=*(p+2);

　　虽然标准库类型vector和string也能执行下标运算，但是数组与它们相比还是有所不同。标准库类型限定使用的下标必须是无符号类型，而内置的下标运算无此要求。

int *p=&a[2];
int j=p[1];    //实际是a[3]
int k=p[-2];    //实际上是a[0]

与旧代码的接口

混用string对象和C风格字符串

　　C风格字符串：以空字符结尾的字符数组。

　　string提供一个名为c_str()的成员函数来将string转换为C风格字符串，返回的是const char*类型。

使用数组初始化vector对象

　　　指明要拷贝区域的首元素地址和尾后地址即可。

int a[]={0,1,2,3,4,5};
vector<int> v(begin(a),end(a));

NOTE：不能用vector初始化数组。

• 尽量不使用数组和指针，而使用vector和迭代器
• 尽量不使用C风格字符串，而使用string

多维数组

　　C++语言中没有多维数组，通常所说的多维数组其实是数组的数组。

int a[3][4];　　//大小为3的数组，每个元素是含有4个整数的数组

int b[10][20][30];

多维数组的初始化

　　使用花括号括起来的一组值初始化多维数组，和普通数组初始化一样，只是数组的元素也是数组而已。

int a[3][4]={
{0,1,2,3},
{4,5,6,7},
{8,9,10,11}};

int a[3][4]={0,,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11};    //和上面的效果一样

int a[3][4]={{0},{1},{3}};    //其余的默认初始化

多维数组的下标引用

　　表达式含有的下标运算符数量和数组的维度一样多，该表达式的结果将是给定类型的元素；当比数组的 维度数量小时，表示的是内层数组。

使用范围for语句处理多维数组

size_t cnt=0;
for(auto &row:a)
   for(auto &col:row)
        col=cnt;
        cnt++;
}

NOTE:

　　使用范围for语句处理多维数组，除了最内层的循环外，其他所有循环的控制变量都应用是引用类型。为了防止编译器将auto控制变量转换成数组首元素的指针。

指针和多维数组

　　当程序使用多维数组的名字时，也会自动将其转换成指向数组首元素的指针。

　　也可以通过使用auto或decltype来遍历多维数组

    int a[3][4] = {};
    int cnt = 0;
    for (auto p = a; p != a + 3; p++)
    {
        for (auto q = *p; q != *p + 4; q++)
        {
            *q = cnt;
            cnt++;
        }
    }
    for (auto p = a; p != a + 3; p++)
    {
        for (auto q = *p; q != *p + 4; q++)
        {
            cout << *q << " | ";
        }
        cout << endl;
    }    

也可以使用begin和end来简化

        int a[3][4] = {};
    int cnt = 0;
    for (auto p = begin(a); p != end(a); p++)
    {
        for (auto q = begin(*p); q != end(*p); q++)
        {
            *q = cnt;
            cnt++;
        }
    }
    for (auto p = begin(a); p != end(a); p++)
    {
        for (auto q = begin(*p); q != end(*p); q++)
        {
            cout << *q << " | ";
        }
        cout << endl;
    }

类型别名简化多维数组的指针

    using int_array=int[4];
    int a[3][4] = {};
    int cnt = 0;

    for (auto p = begin(a); p != end(a); p++)
    {
        for (auto q = begin(*p); q != end(*p); q++)
        {
            *q = cnt;
            cnt++;
        }
    }
    for (int_array *p = a; p != a + 3; p++)
    {
        for (int *q = *p; q != *p + 4; ++q)
        {
            cout << *q << " | ";
        }
        cout << endl;
    }