C++ 头文件系列(array)

注意，该头文件仅在C++11中标准才开始出现。

简介

与语言内置的数组一样， array类模版支持几乎所有内置数组包含的特性：

• 顺序的（sequence）
• 内存连续的（contiguous storage）
• 固定大小的（fixed-size）

那既然与内置数组一样，为什么还要定义这样一个模版呢？C++委员会是想造轮子吗（-_-)?当然不是！

为什么需要array？

array模版类实际上是内置数组的聚合，外加一层封装。正是由于这层接口，才使得数组能与STL接轨，真正成为一个container。

Container接口

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

简单通用的array接口，让数组使用起来更加得心应手。 例如size()成员函数返回数组的大小，在内置数组中则只能查看数组定义或者借助外部函数。

Interator模式接口（姑且让我这么叫吧）

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

解决语法不一致性

Iterator作为C++中沟通Algorithm与Container的桥梁，起着不可或缺的作用。然而内置类型不支持迭代器的概念，虽然对于算法来说有合适的重载能够解决这个问题，但在语法上存在明显的差别(vec为vector，arr为int数组)：

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

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

其实不需要变量定义声明就可以猜到，vec是container而arr不是。 这也许会阻碍代码后期的重构与修改。使用array类模版的话就不会存在这种问题，统一的语法，多棒！

Bound Check

我们都知道，C++沿袭了C语言的设计，在access数组元素时不对数组变量进行边界检查。array解决了这个问题，在元素读写越界时会抛出异常。

差异性

与内置数组的差异

array与内置数组的一个明显的差异就是----允许空数组的定义。

至于为什么要允许这样一个特性，也许是：

1. 让空数组保持遍历一致性。
2. 让array容器隐式地支持清空（毕竟作为一个fixed-size container，它没有对应的clear操作）。

然而，空数组在语义上是不允许解引用的，因此在使用时规避那些需要解引用的操作。

与其他容器的差异

该方面的差异主要体现在swap成员函数上。就像我们知道的，其他容器调用swap函数时，为了保证高效，该函数实际上执行的操作相当于交换指向实际容器内容的指针。但是array的swap函数却是进行逐成员交换，这也许是为了保持与内置数组相同的性质----数组地址不可变。

出于上述语义上的差别，array与其他容器的迭代器，在swap后会有不同的结果（深色方框代表容器对象, 方框内文字代表容器内容; 箭头代表迭代器变量, 都指向头元素）：

swap前：

swap后：

从图上看更为直接：

• array模版类对象只是交换了内容而已，两个迭代器的值都未变。
• 其他容器对象不仅交换了内容，连迭代器的关联性都改变了（实际上，迭代器的值（即关联的内容）也没变，但关联的对象变了）。

Tuple接口

array还提供了一套独特的tuple接口，使其能够像使用元组那样使用。 当然，这种可能性的前提是它本身就非常像元组。

这种特性是通过重载tuple接口的get函数，并且特化tuple_element和tuple_size类模版实现的。