C++ std::array：固定大小的安全数组容器
在 C++ 里处理固定长度的数据时，std::array是比传统数组更优的选择。它像一个加了安全锁的固定尺寸收纳盒，既保留了传统数组的高效访问特性，又弥补了其安全性不足的短板 —— 能自动检查越界访问、支持迭代器遍历，还能直接获取容器大小，让数组操作既高效又省心。
std::array的大小在编译时就已确定，这一点和传统数组一致，但它通过类模板封装了更多实用功能。创建std::array时只需指定元素类型和大小，用法和传统数组相近却更灵活：
#include <iostream>
#include <array>
using namespace std;
int main() {
// 创建一个存储5个整数的array，初始值为0
array<int, 5> nums{};
// 像传统数组一样赋值
nums[0] = 10;
nums[1] = 20;
nums[2] = 30;
// 用at()访问元素（会做越界检查，更安全）
nums.at(3) = 40;
nums.at(4) = 50;
// 直接获取大小（无需像传统数组那样用sizeof计算）
cout << "array大小：" << nums.size() << endl; // 输出5
// 遍历array的三种方式
// 1. 普通for循环
cout << "普通for循环遍历：";
for (size_t i = 0; i < nums.size(); ++i) {
cout << nums[i] << " ";
}
// 2. 范围for循环
cout << "\n范围for循环遍历：";
for (int num : nums) {
cout << num << " ";
}
// 3. 迭代器遍历
cout << "\n迭代器遍历：";
for (auto it = nums.begin(); it != nums.end(); ++it) {
cout << *it << " ";
}
// 三种方式均输出：10 20 30 40 50
return 0;
}
std::array的安全性体现在at()方法的越界检查上。传统数组越界访问会触发未定义行为，而std::array::at()会直接抛出out_of_range异常，便于调试：
try {
// 访问下标5，超出array大小5（下标0-4）
nums.at(5) = 60;
} catch (const out_of_range& e) {
cout << "\n越界访问错误：" << e.what() << endl;
// 输出类似：越界访问错误：array::at: __n (which is 5) >= _Nm (which is 5)
}
在需要传递固定大小数组的场景中，std::array比传统数组更方便。传统数组作为函数参数时会退化为指针，丢失大小信息，而std::array能完整保留大小和类型：
// 接收std::array参数，大小作为模板参数传递
template <size_t Size>
void print_array(const array<int, Size>& arr) {
cout << "数组内容：";
for (int num : arr) {
cout << num << " ";
}
cout << "（大小：" << Size << "）" << endl;
}
int main() {
array<int, 3> small_arr = {1, 2, 3};
array<int, 5> large_arr = {10, 20, 30, 40, 50};
// 自动匹配模板参数，无需手动传递大小
print_array(small_arr); // 输出：数组内容：1 2 3 （大小：3）
print_array(large_arr); // 输出：数组内容：10 20 30 40 50 （大小：5）
return 0;
}
std::array还支持直接赋值和比较操作，这是传统数组无法做到的。传统数组赋值会触发编译错误，而std::array可以像普通变量一样直接赋值：
array<int, 3> arr1 = {1, 2, 3};
array<int, 3> arr2;
// 直接赋值（传统数组无法这样做）
arr2 = arr1;
cout << "arr2赋值后：";
for (int num : arr2) {
cout << num << " ";
} // 输出：1 2 3
// 直接比较（按元素逐一比较）
if (arr1 == arr2) {
cout << "\narr1和arr2相等" << endl;
}
// 修改arr2后再比较
arr2[1] = 20;
if (arr1 != arr2) {
cout << "arr1和arr2不相等" << endl;
}
在性能上，std::array和传统数组几乎没有差异，因为它在编译时会被优化为类似传统数组的结构，没有额外的内存开销。但它提供的安全性和便捷性，让代码更易维护、更少出错。
从存储固定长度配置数据，到传递已知大小的数值集合，再到实现简单的缓存结构，std::array都能胜任。它既保留了传统数组的高效，又解决了其安全性和易用性的痛点，是 C++ 中处理固定大小数据的理想选择。如果你的场景中数据长度已知且不会变化，试试std::array，它会让数组操作变得更安全、更优雅。
