[C++学习]数组
一、描述
数组是一种类似于vector的复合类型，但与vector不同的是，数组的大小确定不变，不能随意向数组添加元素。
二、定义和初始化
数组声明形如a[b]，b必须为常量表达式并且大于0。
unsigned s = 4; // 不是常量表达式
constexpr unsigned size = 4; // 常量表达式
int a1[4]; // 含有4个整数的数组
int a2[s]; // 错误写法: s不是常量表达式
int a3[size]; // 含有4个整数的数组
默认情况下，数组的元素被默认初始化，默认初始化会令数组含有未定义的值。定义时必须确定数组类型，不能使用auto关键字。与vector一样，数组是一个对象，所以不存在引用的数组。
显式初始化
int a1[3] = {1, 2, 3}; // 含3个元素，分别是1，2，3
int a2[] = {1, 2, 3}; // 含3个元素，分别是1，2，3
int a3[5] = {1, 2, 3}; // 含5个元素，分别是1，2，3，0，0
string a4[3] = {"hello", "world"}; // 含3个元素，分别是"hello"，"world"和""
字符数组
字符数组有一种额外的初始化形式：可以利用字符串字面值对此类字符串进行初始化。这种方法会在字符串字面值结尾处多一个空字符'\0'，该字符也会被拷贝到字符数组中去。
char a1[] = {'C', '+', '+'}; // 列表初始化，没有空字符
char a2[] = {'C', '+', '+', '\0'}; // 列表初始化，有空字符
char a3[] = "helloworld"; // 自动添加字符串结束的空字符
不能将数组的内容拷贝给其他数组作为初始值，也不能用数组给其他数组赋值！
int a1[] = {1, 2, 3};
int a2[] = a1; // 不能用一个数组初始化另外一个数组
a2 = a1; // 不能用数组给其他数组赋值
三、访问数组元素
和string、vector一样，数组的元素访问也可以用下标运算符。数组索引从0开始。
使用数组下标时，通常将其定义为size_t类型。size_t是一种机器相关的无符号类型，它被设计得足够大以便能够表示内存中任意对象的大小。在cstddef(C语言stddef.h头文件的C++语言版本)头文件中定义了size_t类型。
for循环遍历数组示例：
int arr[] = {1, 2, 3, 4, 5};
for (size_t i = 0; i < 5; i = i + 1)
{
cout << arr[i] << endl;
}
for (auto i : arr)
{
cout << i << endl;
}
四、指针与数组
对数组的元素使用取地址符得到的是该元素的指针。
string nums[] = {"one", "two", "three"};
string *p = &nums[0];
然而数组还有一个特性：在很多用到数组名字的地方，编译器都会自动将其替换为指向数组首元素的指针。
string *p2 = nums; // 等价于string *p = &nums[0];
使用auto关键字时，推断类型为指针而不是数组，使用decltype关键字时返回类型时对应的数组。比如：
int a[] = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6};
auto a1(a); // a1是一个整型指针，指向a的第一个元素
decltype(a) a2 = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6}; // a2是一个整形数组
指针也是迭代器
数组的指针也允许使用递增运算符，使其移向下一位置。
int a[] = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6};
int *p = a;
++a; // p指向a[1]
但是与迭代器不同之处在于，数组指针指向尾后时不清楚具体元素是什么，所以不能对尾后指针进行递增或解引用。
int a[] = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6}; // 尾后指针指向地址为&a[7]
for (int *p = a; p != &a[7]; p = p + 1)
{
cout << *p << endl;
}
C++11新标准中引入了名为begin和end函数：
int a[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
int* p_begin = begin(a);
int* p_end = end(a);
for (auto p = p_begin; p != p_end; p = p + 1)
{
cout << *p << endl;
}
begin函数返回值是指向a数组的首元素的指针，end函数返回值是指向a数组尾元素的下一个位置的指针。
指针运算
- 给一个指针加上或减去某个整数值，结果仍然是指针。新指针指向的元素与原来的指针相比前进或后退了该指数值个位置。
- 两个指针相减的结果类型是一种名为ptrdiff_t的标准库类型，与size_t一样被定义在cstddef头文件中，因为差值可能为负，所以ptrdiff_t是一种带符号类型。
- 两个指针指向同一个数组的元素或尾元素下一个位置时，就能利用关系运算符进行比较。例如：
int a[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
int* b = a;
int* e = a + 5;
while (b < e)
{
cout << *b << endl;
b = b + 1;
}
五、多维数组
多维数组的初始化
int a1[2][2] = {
{1, 2 }, // 第一行元素初始化
{3, 4 } // 第二行元素初始化
};
int a2[2][2] = {1, 2, 3, 4}; // 与上面的方法等价
int a3[2][2] = {
{0}, {1}
}; // 仅仅初始化每行的首元素，其余默认为0
for循环处理多维数组
C++11新标准中添加了范围for循环语句：
int a[2][2] = {1, 2, 3, 4};
for (const auto &row : a)
{
for (auto &col : row)
{
cout << col << " ";
}
cout << endl;
}
指针与多维数组
使用for循环遍历：
int a[2][2] = {1, 2, 3, 4};
for (auto p = a; p != a + 2; p++)
{
for (auto q = *p; q != *p + 2; q++)
{
cout << *q << " ";
}
cout << endl;
}
使用begin和end函数的简化：
int a[2][2] = {1, 2, 3, 4};
for (auto p = begin(a); p != end(a); p++)
{
for (auto q = begin(*p); q != end(*p); q++)
{
cout << *q << " ";
}
cout << endl;
}
