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c++数组详细介绍（一）

2024-02-06 60
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简介： 前言深入理解C++的数组和字符串是成为熟练C++程序员的重要一步。本文将探索C++中数组和字符串的基本概念，从基础到进阶，包括数组的声明、初始化、访问和多维数组的操作，以及字符串类的使用和与字符数组的转换。还将涉及异常处理、动态内存分配、STL中的其他容器、常用字符串操作。

前言

深入理解C++的数组和字符串是成为熟练C++程序员的重要一步。本文将探索C++中数组和字符串的基本概念，从基础到进阶，包括数组的声明、初始化、访问和多维数组的操作，以及字符串类的使用和与字符数组的转换。还将涉及异常处理、动态内存分配、STL中的其他容器、常用字符串操作。

1. 声明和初始化数组：

a. 数组声明：

在C++中，数组是一种用于存储相同数据类型的元素序列的数据结构。数组的声明包括数据类型和数组名，形式如下：

dataType arrayName[arraySize];

其中：

dataType 表示数组中元素的数据类型，可以是整数、浮点数、字符等。

arrayName 是数组的标识符，你可以自定义数组的名字。

arraySize 表示数组的大小，即数组中元素的个数。数组的大小必须是一个常量表达式，即在编译时就能确定的值。


b. 数组初始化：

数组可以在声明时进行初始化，有两种主要的初始化方式：

i. 静态初始化：

在声明数组的同时为其赋初值，用花括号 {} 括起来，并按顺序提供初始值给每个元素。如果提供的初始值不足以填满整个数组，未提供初始值的元素将被自动初始化为零（对于数字类型）或空字符（对于字符类型）。

int staticArray[5] = {1, 2, 3, 4, 5};


ii. 动态初始化：

在声明数组后，使用循环为每个元素分别赋值。

int dynamicArray[5];
for (int i = 0; i < 5; ++i) {
    dynamicArray[i] = i + 1;
}

c. 示例：

下面是一个完整的示例，演示了如何声明和初始化数组：

#include <iostream>

int main() {
    // 静态初始化
    int staticArray[5] = {1, 2, 3, 4, 5};

    // 动态初始化
    int dynamicArray[5];
    for (int i = 0; i < 5; ++i) {
        dynamicArray[i] = i + 1;
    }

    // 打印数组元素
    std::cout << "Static Array: ";
    for (int i = 0; i < 5; ++i) {
        std::cout << staticArray[i] << " ";
    }

    std::cout << "\nDynamic Array: ";
    for (int i = 0; i < 5; ++i) {
        std::cout << dynamicArray[i] << " ";
    }

    return 0;
}


2. 元素访问和修改：

a. 数组元素的访问：


数组的元素通过索引访问，索引从0开始，依次递增。通过使用数组名和方括号 [] 操作符，可以访问特定索引位置的元素。

int myArray[5] = {10, 20, 30, 40, 50};
// 访问数组元素
int elementAtIndex2 = myArray[2];  // 获取索引为2的元素，值为30

b. 数组元素的修改：

通过数组名、方括号 [] 操作符和赋值操作，可以修改数组特定索引位置的元素的值。

int myArray[5] = {10, 20, 30, 40, 50};

// 修改数组元素
myArray[2] = 35;  // 将索引为2的元素的值修改为35


c. 数组越界：


数组越界是一种常见的错误，它指的是尝试访问或修改数组中不存在的索引位置。这可能导致程序崩溃或产生不可预测的行为。在访问数组元素之前，应确保索引在合法范围内。

int myArray[5] = {10, 20, 30, 40, 50};

// 错误的数组越界访问
int value = myArray[10];  // 这是不安全的，会导致未定义的行为


d. 示例：

以下是一个示例，演示了如何访问和修改数组的元素：

#include <iostream>

int main() {
    int myArray[5] = {10, 20, 30, 40, 50};

    // 访问数组元素
    std::cout << "Element at index 2: " << myArray[2] << std::endl;

    // 修改数组元素
    myArray[3] = 45;
    std::cout << "Modified element at index 3: " << myArray[3] << std::endl;

    // 错误的数组越界访问
    // int value = myArray[10];  // 这会导致未定义的行为

    return 0;
}


3. 数组与指针关系：

a. 数组名是指针：


在C++中，数组名实际上是指向数组首元素的指针。这意味着可以使用指针的概念来操作数组。例如，考虑以下声明：

int myArray[5] = {10, 20, 30, 40, 50};

在这里，myArray 实际上是指向第一个元素 myArray[0] 的指针。可以通过使用 * 操作符解引用这个指针，获取其指向的值。

int firstElement = *myArray;  // 获取数组的第一个元素的值


b. 指针与数组元素的关系：

可以使用指针变量来访问数组的元素，通过指针的递增来移动到数组中的下一个元素。这是因为数组元素在内存中是依次存储的。

int myArray[5] = {10, 20, 30, 40, 50};
int *ptr = myArray;  // 数组名是指向数组首元素的指针

// 使用指针访问数组元素
int firstElement = *ptr;   // 获取数组的第一个元素的值
int secondElement = *(ptr + 1);  // 获取数组的第二个元素的值

c. 数组名和指针的相似性：

数组名和指针之间的相似性表现在以下几个方面：

数组名可以像指针一样进行算术运算，例如 array + 1 表示下一个元素的地址。

数组名和指针都可以用于函数参数传递，使得函数能够接收数组作为参数。

数组名可以通过 & 运算符取地址，得到指向整个数组的指针。

d. 示例：

以下是一个示例，演示了数组名和指针之间的关系：

#include <iostream>

int main() {
    int myArray[5] = {10, 20, 30, 40, 50};
    int *ptr = myArray;  // 数组名是指向数组首元素的指针

    // 使用指针访问数组元素
    std::cout << "First element: " << *ptr << std::endl;
    std::cout << "Second element: " << *(ptr + 1) << std::endl;

    // 数组名进行算术运算
    int *nextElement = myArray + 2;
    std::cout << "Third element: " << *nextElement << std::endl;

    return 0;
}


4. 数组的遍历：

a. 循环结构：

使用循环结构，通常是 for 循环，是一种有效的方式来遍历数组的所有元素。通过循环，可以访问数组中的每个元素，进行相应的操作。


b. 遍历数组元素：

int myArray[5] = {10, 20, 30, 40, 50};

// 使用循环遍历数组元素
for (int i = 0; i < 5; ++i) {
    std::cout << myArray[i] << " ";
}

在这个例子中，for 循环从数组的第一个元素（索引0）迭代到最后一个元素（索引4），输出每个元素的值。

c. 使用范围循环：

C++11 引入了范围循环（range-based for loop），使得遍历数组更加简洁。它的语法如下：

for (int element : myArray) {
    std::cout << element << " ";
}


这种写法更加直观，遍历数组中的每个元素并执行相应操作。

d. 示例：

以下是一个完整的示例，演示了如何使用循环遍历数组：

#include <iostream>

int main() {
    int myArray[5] = {10, 20, 30, 40, 50};

    // 使用for循环遍历数组元素
    std::cout << "Using for loop: ";
    for (int i = 0; i < 5; ++i) {
        std::cout << myArray[i] << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    // 使用范围循环遍历数组元素
    std::cout << "Using range-based for loop: ";
    for (int element : myArray) {
        std::cout << element << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}


5. 多维数组：

a. 二维数组的声明和初始化：

二维数组是数组的数组，可以通过以下方式声明和初始化：

int twoDArray[3][4] = {
    {1, 2, 3, 4},
    {5, 6, 7, 8},
    {9, 10, 11, 12}
};


在这个例子中，twoDArray 是一个3行4列的二维数组，可以通过两个索引（行和列）来访问其中的元素。

b. 二维数组的访问：

通过两个索引可以访问二维数组中的元素：

int element = twoDArray[1][2];  // 获取第2行第3列的元素，值为7

c. 三维数组：

可以声明和初始化三维数组：

int threeDArray[2][3][4] = {
    {{1, 2, 3, 4},
     {5, 6, 7, 8},
     {9, 10, 11, 12}},
    
    {{13, 14, 15, 16},
     {17, 18, 19, 20},
     {21, 22, 23, 24}}
};

d. 多维数组的遍历：

遍历多维数组需要使用嵌套循环，每个循环负责一个维度：

// 遍历二维数组
for (int i = 0; i < 3; ++i) {
    for (int j = 0; j < 4; ++j) {
        std::cout << twoDArray[i][j] << " ";
    }
    std::cout << std::endl;
}


e. 指针和多维数组：

多维数组的每一行在内存中是连续存储的，因此可以使用指针来遍历：

int (*ptr)[4] = twoDArray;  // 指向包含4个整数的数组的指针

for (int i = 0; i < 3; ++i) {
    for (int j = 0; j < 4; ++j) {
        std::cout << ptr[i][j] << " ";
    }
    std::cout << std::endl;
}

这里的 ptr 是一个指向包含4个整数的数组的指针。

f. 示例：

以下是一个完整的示例，演示了二维数组的声明、初始化、访问和遍历：

#include <iostream>

int main() {
    int twoDArray[3][4] = {
        {1, 2, 3, 4},
        {5, 6, 7, 8},
        {9, 10, 11, 12}
    };

    // 遍历二维数组
    std::cout << "Two-Dimensional Array:" << std::endl;
    for (int i = 0; i < 3; ++i) {
        for (int j = 0; j < 4; ++j) {
            std::cout << twoDArray[i][j] << " ";
        }
        std::cout << std::endl;
    }

    return 0;
}


6. 数组与函数：

a. 数组作为函数参数：

可以将数组作为函数的参数传递，以便在函数内部对数组进行操作。传递数组时通常需要传递数组的大小，或者使用特殊的标记表示数组的末尾。

// 数组作为函数参数
void printArray(int arr[], int size) {
    for (int i = 0; i < size; ++i) {
        std::cout << arr[i] << " ";
    }
    std::cout << std::endl;
}

int main() {
    int myArray[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
    
    // 调用函数，将数组作为参数传递
    printArray(myArray, 5);

    return 0;
}


b. 数组的大小推导：

可以使用模板来实现函数，使其可以接受不同大小的数组，从而避免显式传递数组大小。

// 模板函数，推导数组大小
template <size_t SIZE>
void printArrayTemplate(int (&arr)[SIZE]) {
    for (size_t i = 0; i < SIZE; ++i) {
        std::cout << arr[i] << " ";
    }
    std::cout << std::endl;
}

int main() {
    int myArray[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
    
    // 调用模板函数，推导数组大小
    printArrayTemplate(myArray);

    return 0;
}

c. 返回数组或数组元素：

可以在函数中返回数组或数组元素。需要注意的是，C++中直接返回数组的语法比较复杂，通常建议返回指向数组的指针或使用STL容器。

// 返回数组元素
int getElement(int arr[], int index) {
    return arr[index];
}

int main() {
    int myArray[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
    
    // 调用函数，返回数组元素
    int element = getElement(myArray, 2);
    std::cout << "Element at index 2: " << element << std::endl;

    return 0;
}


d. 示例：

以下是一个完整的示例，演示了数组作为函数参数的传递和在函数中返回数组元素：


#include <iostream>

// 数组作为函数参数
void printArray(int arr[], int size) {
    for (int i = 0; i < size; ++i) {
        std::cout << arr[i] << " ";
    }
    std::cout << std::endl;
}

// 返回数组元素
int getElement(int arr[], int index) {
    return arr[index];
}

int main() {
    int myArray[5] = {1, 2, 3, 4, 5};

    // 调用函数，将数组作为参数传递
    std::cout << "Array as function parameter: ";
    printArray(myArray, 5);

    // 调用函数，返回数组元素
    int element = getElement(myArray, 2);
    std::cout << "Element at index 2: " << element << std::endl;

    return 0;
}


c++数组详细介绍（二）https://developer.aliyun.com/article/1437025?spm=a2c6h.13262185.profile.48.5bba685cuSQkDD

文章标签：
C++
索引
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关键词：
C++数组
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