نواصل سلسلة "C ++ ، حفر أعمق". الغرض من هذه السلسلة هو إخبار أكبر قدر ممكن عن الميزات المختلفة للغة ، ربما خاصة للغاية. هذا هو المقال الرابع في سلسلة، وأول ثلاثة على الحمولة الزائدة في C ++ هي هنا ، هنا و هنا .

هذه المقالة هي عن المصفوفات. يمكن أن تعزى المصفوفات إلى أقدم طبقات C ++ ، وهي تأتي من الإصدارات الأولى من C. ومع ذلك ، يتم تضمين المصفوفات في نظام النوع الموجه للكائنات من C ++ ، على الرغم من وجود بعض التحذيرات. من المهم للمبرمج أن يعرف هذه الميزات من أجل تجنب الأخطاء المحتملة. تستكشف المقالة أيضًا إرث C آخر - أنواع تافهة ومتغيرات غير مهيأة. تؤثر بعض ابتكارات C ++ 11 على العمل مع المصفوفات ؛ كما يتم وصف جميع هذه الميزات الجديدة بالتفصيل. لذا ، دعنا نحاول إخبار كل شيء عن المصفوفات.

جدول المحتويات

1. أحكام عامة

المصفوفة هي أبسط نوع مجمع. يصمم مجموعة من العناصر المتشابهة مرتبة في صف في جزء مستمر من الذاكرة. يتم دعم المصفوفات في شكل أو آخر من قبل جميع لغات البرمجة تقريبًا ، وليس من المستغرب أنها ظهرت في الإصدارات الأولى من C ثم أصبحت جزءًا من C ++.

1.1. إعلان الصفيف

إذا تم تقييم Tنوع Nأو ثابت أو تعبير في وقت الترجمة ، فإن التعليمات

T a[N];

a « N T» (array of N elements of the type T). N std::size_t, , , . sizeof(T) , , , N*sizeof(T) . . T[N], . , , , , .

(regular arrays), , «» C++ .

:

const int N = 8;
constexpr int Square(int n) { return n * n; }

int a1[1];
int a2[N];
int a3['Q'];
int a4[Square(2)];

:

int n;

int b1[0];   //  
int b2[n];   //      
int b3["Q"]; //     size_t

, 0 N-1. :

int a[4];
a[0] = 42;
int t = a[3];

, .

, .

int a[4], b[8];

. typedef:

typedef int I4[4];

(C++11) using:

using I4 = int[4];

:

I4 a, b;

,

int a[4], b[4];

1.2.

sizeof .

sizeof , .

_countof() ( MSVS <cstdlib>) , . ++17 std::size(), ( , ).

int a[4];
std::cout << sizeof(a) << ' ' << std::size(a) << '\n';

: 16 4

C++11 ( ) std::begin() std::end(). std::begin() , std::end() past-the-last . ( : std::cbegin(), std::cend().) for.

int a[4]{ 4, 3, 2, 1 };

for (auto t : a)
{
    std::cout << t << ' ';
}

:

std::sort(std::begin(a), std::end(a));

1.3.

, , , . , , . (, .) . (. 6) .

1.4.

, void.

.

int u, v;
int &rr[2] = { u, v }; // 

.

int * const rr[2] = { &u, &v };

( 3.2.)

C++11 std::reference_wrapper<>. , . , - get(). .

int u = 42, v = 5;
std::reference_wrapper<int> rr[2] = { u, v };
std::cout << rr[0] << ' ' << rr[1] << '\n'; // : 42 5
++rr[0];
rr[1].get() = 125;                          // get() 
std::cout << u << ' ' << v << '\n';         // : 43 125

.

int ff[2](double); // 

.

int (*ff[2])(double);

std::reference_wrapper<> , — , &. — std::function<>, .

auto.

auto x[2] = {1, 2}   // 

const , .

using I4 = int[4];
const I4 ci; //  ,   const int ci[4];

2.

, C++.

2.1.

, , «». (decay, array-to-pointer decay). (Decay .) , . sizeof, & ( ) . sizeof 1.2, 4. decltype , .

, . ( C) :

const int N = 100;
int a[N];
for (int *d = a, *end = d + N; d < end; ++d)
{
    *d = rand();
}

, .

.

void Foo(int a[4]);
void Foo(int a[]);
void Foo(int *a);

— . (, ).

.

// file 1
int A[4];

// file 2
extern int A[];

.

auto .

int a[4];
auto da = a; //  da   int*

template<typename T>
void Foo(T t);

, .

. ( C .) .

class B {/* ... */};
class D : public B {/* ... */};
void Foo(B[], int size); //     B

.

D d[4];
Foo(d, _countof(d));

sizeof(B) < sizeof(D), Foo() d ( , ) , , Foo() . , , .

2.2.

( ) , «». , :

using I4 = int[4];
I4 a;
I4 b = a; // 
I4 b2;
b2 = a; // 

.

I4 Foo(); // 

//, ( ) .

struct X 
{ 
    int A[4]; 
};

, .

X Foo();
X x;
X x2 = x;
X x3;
x3 = Foo();

3.

.

3.1.

++. , — . , . , . , ++, . , , , , , , . : , , , , .

, - . . , . , - , .

: (), , , , . , . .

, , .

++11 , ( <type_traits>). , . std::is_trivial<>::value true, T false .

3.2.

3.2.1.

, . , , . , , .

C :

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

++11 (uniform initialization) :

int a[4]{ 1, 2, 3, 4 };

=, , , , .

, .

int a[] { 1, 2, 3, 4 };

, . , (, , ), . , , .

int a[4]{};

.

const int a[4] = { 3, 2, 1 };

, .

.

const char str[] = "meow";
const wchar_t wstr[] = L"meow";

, .

3.2.2.

++11 , . : .

class X
{
    int a[4]{ 1, 2, 3, 4 };
    int b[2];
// ...
public:
    X(int u, int v) : b{ u, v } 
    {}
// ...
};

, .

, , , .

class X
{
    static int A[];
// ...
};

int X::A[] = { 1, 2, 3, 4 };

3.2.3.

, , , (, , constexpr). , , — . :

T a[] = {x1 /*, ... */};

T a[]{x1 /*, ... */};

T t = x1;

. .

.

class Int
{
    int m_Value;
public:
    Int(int v) : m_Value(v) {}
// ...
};
// ...
int x, y;
// ...
Int rr[] = { x, y };

Int explicit, .

Int rr[] = { Int(x), Int(y) };

. .

4.

4.1.

T a[N];

:

T(*pa)[N] = &a;

&. T(*)[N].

, N T.

— ( , , ), . , «» . .

int a[4];
int(*pa)[4] = &a; // OK
int(*p2)[2] = &a; // ,   

, .

* .

(*pa)[3] = 42;

.

using I4 = int[4];
I4 a{ 1, 2, 3, 4 };
I4 *pa = &a;

auto, .

int a[4];
auto pa = &a; //  pa   int(*)[4]

, .

4.2.

T a[N];

:

T(&ra)[N] = a;

, . T(&)[N].

.

T(*pa)[N] = &a;
T(&ra)[N] = *pa;

, «» . .

int a[4];
int(&ra)[4] = a; // OK
int(&r2)[2] = a; // ,   

, .

ra[3] = 0;

, .

void Foo(T(&a)[N]);

T[N], .

.

using I4 = int[4];
I4 a{ 1, 2, 3, 4 };
I4 &ra = a;

auto, .

int a[4];
auto &ra = a; //  ra   int(&)[4]

& auto, , ra int*.

template<typename T>
void Foo(T& t);

, .

.

template<typename T, std::size_t N>
void Foo(T(&a)[N]);

T N ( ). , . _countof() std::size(), std::begin() std::end(), for . 5 .

5.

C++ , a[N, M] , « », a[N][M].

T , N M , ,

T a[N][M];

a , N , M T. . a[i][j], i 0 N-1, j 0 M-1, . , . N , M . T[N][M].

a[i] M T. , .

T *dai = a[i];
T(*pai)[M] = &a[i];
T(&rai)[M] = a[i];

. , .

T a[N][M];
T(*da)[M] = a;

, :

void Foo(T a[N][M]);
void Foo(T a[][M]);
void Foo(T(*a)[M]);

, .

.

using I4 = int[4];
I4 b[2];

,

int b[2][4];

:

int b[2][4] = {{1, 2, 3, 4}, {5, 6, 7, 8}};

, {}. .

int b[][4] = {{1, 2, 3, 4}, {5, 6, 7, 8}}; // 
int b[][] = {{1, 2, 3, 4}, {5, 6, 7, 8}};  // 

:

T a[N][M];
T(*pa)[N][M] = &a;

. .

template<typename T, std::size_t N, std::size_t M>
void Print2dArray(T(&a)[N][M])
{
    for (int i = 0; i < N; ++i)
    {
        for (int j = 0; j < M; ++j)
        {
            std::cout << a[i][j] << ' ';
        }
        std::cout << '\n';
    }
}
// ...
int b[2][4] = {{1, 2, 3, 4}, {5, 6, 7, 8}};
Print2dArray(b);

:

1 2 3 4
5 6 7 8

.

T mtx[N][M];

N , M , mtx[i][j] i- j- , mtx[i] M, i- . , . , .

6.

C++ « ». , ( ). . C++ .

6.1.

T , n , ,

T *pa = new T[n];

. n std::size_t, . , , n*sizeof(T), . pa .

T , , .

C++11 .

int *pa = new int[n]{1, 2, 3, 4};

, ( , n ). , , . , , .

new[] . , , T , . - , , , . std::bad_alloc.

delete[], , new[].

delete[] pa;

, , , ( ), .

pa, new[], , ( «») , . for.

6.2.

std::unique_ptr<> (. [Josuttis]). , [] -> delete[] . :

int n = 100; 
std::unique_ptr<int[]> aptr(new int[n]);
for (int i = 0; i < n; ++i)
{
    aptr[i] = i; 
}

: , , for. std::unique_ptr<> , std::vector<>. std::shared_ptr<> .

6.3.

, new T[n][m], n m , . , , . M , , :

T(*pa)[M] = new T[n][M];

new[] . pa[i][j], pa[i] M T.

.

using I4 = int[4];
I4 *pa = new I4[n];

[] , , . .

// 2D interface to a buffer
template<typename T>
class MatrixView 
{
    T * const m_Buff;
    int const m_RowCount;
    int const m_ColCount;
public:
    MatrixView(T* buff, int rowCount, int colCount)
        : m_Buff(buff)
        , m_RowCount(rowCount)
        , m_ColCount(colCount)
    {}
    T *operator[](int rowInd) const
    {
        return m_Buff + rowInd * m_ColCount;
    }
};
// buffer owner
template<typename T>
class DynBuffer 
{
    T* const m_Buff;
protected:
    T* Buff() const { return m_Buff; };
    DynBuffer(int length) : m_Buff(new T[length]{}) {}
    ~DynBuffer() { delete[] m_Buff; }
    DynBuffer(const DynBuffer&) = delete;
    DynBuffer& operator=(const DynBuffer&) = delete;
};

template<typename T>
class MatrixSimple 
    : DynBuffer<T>, public MatrixView<T>
{
    using Buff = DynBuffer<T>;
    using View = MatrixView<T>;
public:
    MatrixSimple(int rowCount, int colCount)
        : Buff(rowCount * colCount)
        , View(Buff::Buff(), rowCount, colCount)
    {}
};

:

MatrixSimple<int> mtx(3, 3);
mtx[1][2] = 42; //  ,  

proxy-, , RowProxy, . , , , - begin(), end(), etc. .

7.

, «». T[]. .

//  
template <typename T>
class U
{
public:
    const char* Tag() const { return "base"; }
};

//    
template <typename T>
class U<T*>
{
public:
    const char* Tag() const { return "pointer"; }
};

//    
template <typename T>
class U<T[]>
{
public:
    const char* Tag() const { return "array"; }
};

U<int> u1;
U<int*> u2;
U<int[]> u3;

std::cout << u1.Tag() << ' ' << u2.Tag() << ' ' << u3.Tag();

: base pointer array

std::unique_ptr<>, , . 6.2.

8.

( ), .

std::array<>. ( C++11, . [Josuttis].) , : . , . :

std::array<int, 4> a{1, 2, 3, 4};

.

for (int i = 0; i < a.size(); ++i)
{
    std::cout << a[i] << ' ';
}
for (auto it = a.begin(); it != a.end(); ++it)
{
    std::cout << *it << ' ';
}
for (auto t : a)
{
    std::cout << t << ' ';
}

std::vector<>. , ( №1), - .

std::valarray<>. .

[Josuttis]
Josattis ، Nikolai M. C ++ Standard Library: دليل مرجعي ، الطبعة الثانية: Per. من الانجليزية - م: LLC "I.D. ويليامز ، 2014.