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第四章:数组、vector与字符串(一)

2021/7/21 4:40:29 浏览:

数组

数组基础

数组是将一到多个相同类型的对象串联到一起所组成的类型,比如

int b[10];			// 类型为int[10]

注意,这里面10是类型的一部分,所以int b[变量]是不合法的,数组的声明中只接受可以转换为大于0的整数的常量表达式

数组有两种初始化方式:

  • 缺省初始化,会将数组中的每一个元素都按照缺省初始化的方式进行初始化,局部变量初始化为随机值,全局变量、线程相关变量和静态变量初始化为0。比如
    int b[10];
    
  • 聚合初始化,比如
    int b[3] = {1,2,3};  //初始化为1,2,3
    int b[3] = {1,2};	 //初始化为1,2,0
    int b[3] = {};		 //初始化为0,0,0
    int b[] = {1,2,3};	 //初始化为1,2,3并自动推导b的类型为int[3]
    int b[];			 //不合法的代码
    int b[2] = {1,2,3};	 //不合法的代码
    

对于数组的初始化我们需要注意一些事项:

  • 不能使用auto来声明数组类型
    auto b = {1,2,3}; 		// b的类型不是int[3],而是std::initializer_list<int>
    
  • 数组是不能复制的
    int b[3] = {1,3,4};
    int a[3] = b;			// 这里会报错
    
  • 数组的元素个数必须是一个常量表达式(编译期可以计算的值)
  • 字符串数组具有一定的特殊性
    char Str[] = "Hello";				// 类型为char[6],结尾自动添加了一个'\0'
    char Str[] = {"H","e","l","l","o"}; // 类型为char[5]
    

除了基本的数组,我们还可以将指针和引用与数组组合形成一些复杂的声明

  • 指针数组与数组的指针
    int * a[3];				// 指针数组
    int (*a)[3];			// 指向数组的指针
    
  • 数组的引用
    int b[3];
    int (&a)[3] = b;
    

    注意,引用的数组(比如int & a[3])是不合法的

对于数组中元素的访问,通常使用以下方式:

	int a[3] = {1,2,3};
	a[0];
	a[1];
	a[2]; 

在访问数组元素的时候,我们需要注意以下几点:

  • 数组对象是一个左值
  • 数组在使用时通常会转换成对应的指针类型,指向数组中第一个元素的地址,比如
    int a[3];
    auto b = a;				// 这里的b是int*类型,指向a[0]的地址
    
  • 数组访问的形式x[y]会被解析为*((x)+(y))
  • 访问时一定要避免数组下标的越界

从数组到指针

使用数组对象时,通常情况下会产生从数组到指针的隐式转换,比如

	int a[3];
	auto b = a;				// 这里的b是int*类型,指向a[0]的地址

也存在数组对象不会转换为指针的时候,比如decltypesizeof

这种隐式转换会丢失一部分信息,最典型的是丢失了数组中包含元素个数的信息。我们可以通过声明引用来避免这种隐式的类型转换,比如

int a[3];
auto & b = a;

以下的图很好的说明了数组和指针的区别
在这里插入图片描述

注意,不要使用extern int* array之类的语句来声明外部数组变量,只能使用extern int array[]类似的语句(Unknow Bounded array,也被叫做不完整的类型)来声明外部数组变量,会报运行期错误。主要的原因是强行将数组内的元素的值作为了指针内保存的地址值,导致指针指向了一个无效的地址。

我们可以使用标准库中的函数来获取指向数组开头和结尾的指针,比如

int a[3] = {1,2,3};
std::begin(a);			// 指向数组第一个元素的指针
std::end(a);			// 指向数组最后一个元素的下一个元素的指针
std::cbegin(a);			// 指向数组第一个元素的指向常量的指针
std::cend(a);			// 指向数组最后一个元素的下一个元素的指向常量的指针

注意这几个函数只能针对数组类型(不包括Unknow Bounded array)使用,而不能针对数组隐式转换成的指针来使用

我们可以使用指针进行一些算术计算

  • 增加、减少
  • 比较

    大于小于的比较只有针对同一个数组才有意义

  • 求距离:两个指针相减会先对地址进行相减,之后除以指针指向的类型的尺寸,得到两个指针指向的对象在数组中的距离
  • 解引用(*
  • 指针索引([]

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