Nous continuons la série «C ++, creuser plus profondément». Le but de cette série est de vous en dire le plus possible sur les différentes fonctionnalités du langage, peut-être assez particulières. Ceci est le quatrième article de la série, les trois premiers sur la surcharge en C ++ sont ici , ici et ici .

Cet article concerne les tableaux. Les tableaux peuvent être attribués aux couches les plus anciennes de C ++, ils provenaient des premières versions de C. Néanmoins, les tableaux sont inclus dans le système de type orienté objet de C ++, bien qu'avec quelques mises en garde. Il est important que le programmeur connaisse ces fonctionnalités afin d'éviter des erreurs potentielles. L'article explore également un autre héritage C - types triviaux et variables non initialisées. Certaines des innovations de C ++ 11 affectent le travail avec les tableaux; toutes ces nouvelles fonctionnalités sont également décrites en détail. Essayons donc de tout dire sur les tableaux.

Table des matières

1. Dispositions générales

Un tableau est le type d'agrégat le plus simple. Il modélise un ensemble d'éléments similaires disposés en ligne dans un segment continu de la mémoire. Les tableaux sous une forme ou une autre sont pris en charge par presque tous les langages de programmation, et il n'est pas surprenant qu'ils soient apparus dans les premières versions de C puis soient devenus partie intégrante de C ++.

1.1. Déclaration de tableau

Si Tun type, une Nconstante ou une expression est évalué au moment de la compilation, alors l'instruction

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: Reference Guide, 2nd ed.: Per. de l'anglais - M.: LLC «I.D. Williams, 2014.