array 和 vector

array 和 vector 是 C++ 中用于管理一组元素的两种不同的容器类型。它们各有优缺点，适用于不同的应用场景。

array 和 vector 的详细对比

1. 定义与初始化

array:

• std::array 是 C++11 引入的容器类，是一个定长的数组。大小必须在编译时确定，无法在运行时改变。
• 内存是在栈上分配的，这意味着它的生命周期与它所在的作用域相同。

示例:

#include <array>
#include <iostream>int main() {std::array<int, 5> arr = {1, 2, 3, 4, 5}; // 定义并初始化一个大小为 5 的数组for (int i : arr) {std::cout << i << " "; // 输出：1 2 3 4 5}return 0;
}

在这个例子中，arr 是一个包含 5 个整数的固定大小的数组。

vector:

• std::vector 是一个动态数组，可以在运行时增加或减少元素的数量。
• 内存通常在堆上分配。vector 可以自动管理内存，随着元素的添加和删除自动扩展或缩小。

示例:

#include <vector>
#include <iostream>int main() {std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5}; // 定义并初始化一个 vectorvec.push_back(6); // 动态添加一个元素for (int i : vec) {std::cout << i << " "; // 输出：1 2 3 4 5 6}return 0;
}

在这个例子中，vec 是一个动态数组，可以通过 push_back 方法向数组中添加元素。

2. 大小管理

array:

• 大小固定。不能增加或减少数组的大小。

示例:

std::array<int, 3> arr = {1, 2, 3};
// arr[4] = 5; // 错误：超出数组大小

vector:

• 大小动态，可以在运行时调整。
• vector 的容量是动态调整的，但当容量不足时，vector 会自动分配更多的内存空间，这可能涉及到内存重新分配和数据拷贝。

示例:

std::vector<int> vec = {1, 2, 3};
vec.push_back(4); // 现在 vec 的大小是 4
vec.pop_back();   // 现在 vec 的大小是 3

3. 内存管理

array:

• 内存是连续的，在栈上分配，因此访问速度非常快。
• 由于大小固定，内存管理简单，没有动态分配的开销。

vector:

• 内存是连续的，但在堆上分配。
• 当 vector 扩展时，如果当前容量不足，vector 会重新分配更大的内存块，并将现有数据拷贝到新的内存块中。这会带来一定的性能开销。

4.性能对比

array:

• 由于大小固定，且内存分配在栈上，array 的访问速度比 vector 快，没有动态内存分配的开销。
• 适用于对性能要求较高，并且数组大小在编译时已知的场景。

vector:

• 由于涉及到动态内存分配，vector 的性能在某些情况下可能不如 array。
• 适用于大小不确定或需要动态扩展的场景。

5.使用场景

array:

• 当你确定数组大小，并且在整个程序运行期间不会改变时，使用 array 是更合适的选择。

示例:

#include <array>std::array<int, 100> fixedArray; // 当你需要一个固定大小的数组时使用

vector:

• 当你需要动态调整数组大小或在运行时添加/删除元素时，vector 是更合适的选择。

示例:

#include <vector>std::vector<int> dynamicArray; // 当你需要一个大小可变的数组时使用
dynamicArray.push_back(10);   // 动态添加元素

总结

• array 适合于那些大小在编译时已知且不会变化的数组，并且在性能上比 vector 略有优势。
• vector 提供了更大的灵活性，适合在运行时需要动态管理数组大小的情况。

例子对比

#include <iostream>
#include <array>
#include <vector>int main() {// 使用 std::arraystd::array<int, 3> arr = {1, 2, 3};std::cout << "std::array:" << std::endl;for (int i : arr) {std::cout << i << " "; // 输出：1 2 3}std::cout << std::endl;// 使用 std::vectorstd::vector<int> vec = {1, 2, 3};vec.push_back(4); // 动态添加元素std::cout << "std::vector:" << std::endl;for (int i : vec) {std::cout << i << " "; // 输出：1 2 3 4}std::cout << std::endl;return 0;
}

通过这两个例子可以清晰地看到 array 和 vector 的不同之处：array 大小固定，而 vector 可以动态扩展。根据实际需求选择合适的容器类型，可以提高代码的性能和可维护性。