「C/C++」之数组、vector对象和array对象的比较

liuian 2024-12-23 12:10 48 浏览

数组

学习过C语言的，对数组应该都不会陌生，于是这里就不再对数组进行展开介绍。

模板类vector

模板类vector类似于string，也是一种动态数组。能够在运行阶段设置vector对象的长度，可以在末尾附加新数据，还可以在中间插入新数据。基本上，它是使用new创建动态数组的替代品。实际上，vector类确实是使用new和delete来管理内存，但是这种工作是自动完成的，你不需要去了解内部的工作原理，我们来看一下它的语法是怎么样的：

#include <vector>

using namespace std;

vector<int> v1; //声明一个int型数组

int n;

cin >> n;

vector<double> v2(n); //声明一个double型的n维数组

使用vector类的使用需要包含头文件<vector>，同时它包含在名称空间std中，所以需要使用using指令。

更为通常的语法形式为：

vector<typename> vname(n_element);

typename ：类型名
vname：变量名
n_element：维数，可以是整型常量，也可以是整型变量

模板类array

vector类的功能强大，但是效率比较低。如果需要长度固定的数组，name数组是比较好的选择，但是数组又不是那么安全。于是乎C++11新增了模板类array，同样的它也需要一个头文件<array>，位于std名称空间。

与数组一样，array对象长度是固定的，但是更方便，更安全。具体使用如下;

#include <array>

using namespace std;

array<int, 4> a1;

array<double, 4> a2 = {1.1, 1.2, 1.3, 1.4};

同样的更通用的表示格式为：

array<typename, n_element> aname;

注意：与vector不同n_element不能是变量。

比较

想要了解数组、vector对象和array对象的相似与不同之处，最简单的方式可能就是看一个使用它们的简单小程序：

完整程序代码如下：

#include <iostream>

#include <vector>

#include <array>

using namespace std;

int main()

{

double a1[4] = { 1.2,2.3,3.4,4.5 };

vector<double> a2(4);

a2[0] = 1.0 / 2.0;

a2[1] = 1.0 / 3.0;

a2[2] = 1.0 / 4.0;

a2[3] = 1.0 / 5.0;

array<double, 4> a3 = { 2.1,3.2,4.3,5.4 };

array<double, 4> a4;

a4 = a3;

cout << "a1[2]: " << a1[2] << " at " << &a1[2] << endl;

cout << "a2[2]: " << a2[2] << " at " << &a2[2] << endl;

cout << "a3[2]: " << a3[2] << " at " << &a3[2] << endl;

cout << "a4[2]: " << a4[2] << " at " << &a4[2] << endl;

a1[-2] = 22.2;

cout << "a1[-2]: " << a1[-2] << " at " << &a1[-2] << endl;

cout << "a3[2]: " << a3[2] << " at " << &a3[2] << endl;

cout << "a4[2]: " << a4[2] << " at " << &a4[2] << endl;

return 0;

程序运行结果：

a1[2]: 3.4 at 007CFE30

a2[2]: 0.25 at 00CBECD8

a3[2]: 4.3 at 007CFDF0

a4[2]: 4.3 at 007CFDC8

a1[-2]: 22.2 at 007CFE10

a3[2]: 4.3 at 007CFDF0

a4[2]: 4.3 at 007CFDC8

程序说明

首先，注意到无论是数组、vector对象还是array对象，都是可以使用标准数组表示法来访问各个元素的，也就是通过中括号加索引值的方法。其次，从地址可知，array对象和数组存储在相同的内存区域（即栈区中），而vector对象存储在另一个区域（自由存储区或堆）中。第三，注意到可以将一个array对象赋给另一个array对象；而对于数组，必须逐元素复制数据。

接下来，这一行代码是需要注意的：

a1[-2] = 22.2;

索引-2是什么意思呢？学习了指针我们会知道，上面一行代码也可以有如下表达方式：

*(a1-2) = 22.2;

其含义如下：找到a1指向地址，向前移动两个double元素，并将22.2存储到目的地。也就是说，将信息存储到数组的外面。与C语言一样，C++也不检查这种超界错误。在这个示例中，这个位置目前没有存储其他数据，但是在别的情况下，很有可能会存放有一些重要数据，这是一种很危险的行为。

那么，vector对象和array对象能够禁止这种行为吗？我会说如果你想的话，是可以的，这意味，如果你把代码写成下面这是编译仍是可以运行的。

a2[-2] = 11.1;

a3[100] = 66.6;

当然如果你的编译器足够智能的话，上面的几种不规范的写法编译器都是会发出警告的。

此外，还有一种使用成员函数at()的写法：

a2.at(1) = 2.2;

中括号表示法和成员函数at()的差别在于，使用at()时，将在运行期间捕获非法索引，而程序默认将中断。这种额外检查的代价就是运行的时间会更长。