Question

本章前面说过，模板类 vector 和 array 是数组的替代品。下面简要地介绍它们的用法以及使用它们带来的一些好处。

4.10.1 模板类 vector

模板类 vector 类似于 string 类，也是一种动态数组。您可以在运行阶段设置 vector 对象的长度，可在末尾附加新数据，还可在中间插入新数据。基本上，它是使用 new 创建动态数组的替代品。实际上，vector 类确实使用 new 和 delete 来管理内存，但这种工作是自动完成的。

这里不深入探讨模板类意味着什么，而只介绍一些基本的实用知识。首先，要使用 vector 对象，必须包含头文件 vector。其次，vector 包含在名称空间 std 中，因此您可使用 using 编译指令、using 声明或 std::vector。第三，模板使用不同的语法来指出它存储的数据类型。第四，vector 类使用不同的语法来指定元素数。下面是一些示例：

其中，vi 是一个 vector<int>对象，vd 是一个 vector<double>对象。由于 vector 对象在您插入或添加值时自动调整长度，因此可以将 vi 的初始长度设置为零。但要调整长度，需要使用 vector 包中的各种方法。

一般而言，下面的声明创建一个名为 vt 的 vector 对象，它可存储 n_elem 个类型为 typeName 的元素：

其中参数 n_elem 可以是整型常量，也可以是整型变量。

4.10.2 模板类 array（C++11）

vector 类的功能比数组强大，但付出的代价是效率稍低。如果您需要的是长度固定的数组，使用数组是更佳的选择，但代价是不那么方便和安全。有鉴于此，C++11 新增了模板类 array，它也位于名称空间 std 中。与数组一样，array 对象的长度也是固定的，也使用栈（静态内存分配），而不是自由存储区，因此其效率与数组相同，但更方便，更安全。要创建 array 对象，需要包含头文件 array。array 对象的创建语法与 vector 稍有不同：

推而广之，下面的声明创建一个名为 arr 的 array 对象，它包含 n_elem 个类型为 typename 的元素：

与创建 vector 对象不同的是，n_elem 不能是变量。

在 C++11 中，可将列表初始化用于 vector 和 array 对象，但在 C++98 中，不能对 vector 对象这样做。

4.10.3 比较数组、vector 对象和 array 对象

要了解数组、vector 对象和 array 对象的相似和不同之处，最简单的方式可能是看一个使用它们的简单示例，如程序清单 4.24 所示。

程序清单 4.24 choices.cpp

下面是该程序的输出示例：

程序说明

首先，注意到无论是数组、vector 对象还是 array 对象，都可使用标准数组表示法来访问各个元素。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）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，下面一行代码需要特别注意：

索引-2 是什么意思呢？本章前面说过，这将被转换为如下代码：

其含义如下：找到 a1 指向的地方，向前移两个 double 元素，并将 20.2 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，这个位置位于 array 对象 a3 中。其他编译器可能将 20.2 放在 a4 中，甚至做出更糟糕的选择。这表明数组的行为是不安全的。

vector 和 array 对象能够禁止这种行为吗？如果您让它们禁止，它们就能禁止。也就是说，您仍可编写不安全的代码，如下所示：

然而，您还有其他选择。一种选择是使用成员函数 at()。就像可以使用 cin 对象的成员函数 getline() 一样，您也可以使用 vector 和 array 对象的成员函数 at()：

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是运行时间更长，这就是 C++让允许您使用任何一种表示法的原因所在。另外，这些类还让您能够降低意外超界错误的概率。例如，它们包含成员函数 begin() 和 end()，让您能够确定边界，以免无意间超界，这将在第 16 章讨论。