定长数组
上一节用“把一个模块拆到多个文件里”结束了第 7 章。这一章把焦点从项目布局拉回 到普通数据本身:定长数组、字符缓冲区,以及对连续存储做借用视图。
定长数组会把一组已知数量的元素直接存放在自己内部。它自己拥有这些值,而它的长 度也是类型的一部分。当你一开始就知道自己需要多少个元素时,数组就是 scpp 目前 最简单的序列类型。
对下面每个可以运行的例子,把文件保存成
arrays.scpp,然后这样编译运行:
scpp arrays.scpp -o arrays
./arrays对于那些本来就应该被拒绝的例子,如果你想让编译器输出逐字匹配,就按诊断块里给 出的描述性文件名保存。
用固定元素个数声明数组
T[N] 的意思是“一个元素类型为 T、长度为
N 的数组”。
import std;
int main() {
int scores[4]{};
scores[0] = 10;
scores[1] = 20;
scores[2] = 30;
scores[3] = 40;
std::println("{} {}", scores[0], scores[3]);
return 0;
}输出:
10 40scores 直接拥有四个 int 值。这里的
[4] 不是只给人看的注释;它本身就是变
量类型的一部分,每一个合法下标都必须落在这个固定长度里。
空花括号也很重要。就今天的 scpp 来说,T[N]{}
是最稳妥的起点:先把整个数组初
始化好,然后再把你想要的元素一个个填进去。
用
auto& 做 range-based for
可以原地修改每个元素
第 3.5 节已经用过 range-based for
来依次读取数组元素。把循环变量写成 auto&
时,拿到的就是每个元素的可变引用。
import std;
int main() {
int values[3]{};
int next = 1;
for (auto& value : values) {
value = next * 10;
next = next + 1;
}
for (int value : values) {
std::println("{}", value);
}
return 0;
}输出:
10
20
30第一层循环里的每个 value
都引用着数组里的真实元素,不是一份拷贝。通过这个
引用写入,改到的就是数组自己。
数组长度也可以来自前面定义的
constexpr
长度不一定非得手写成字面量。只要是前面已经可用、并且能解析成正整数长度的常量 表达式,也一样可以。
import std;
int main() {
constexpr int count = 4;
int values[count]{};
values[3] = 9;
std::println("{} {}", count, values[3]);
return 0;
}输出:
4 9这样通常比到处重复同一个字面量更清楚。关键不在于这个名字恰好叫
count,而在 于它是个
constexpr,所以编译器能在程序运行前就把数组长度算出来。
数组长度必须是常量表达式
普通的运行期变量不能拿来当数组长度。
int main() {
int count = 4;
int values[count]{};
return 0;
}编译器输出:
array_nonconst_bound_fail.scpp: error: 3:16: expression is not a constant expression: identifier 'count' is not available这里的 scpp
不支持“运行期才知道长度的局部数组”。编译器必须一开始就知道
values
的完整大小,所以这个长度必须在编译阶段就能确定,不能等到运行时再发现。
明显越界的常量下标会被立刻拒绝
因为长度本来就是类型的一部分,所以只要一个常量下标明显不可能合法,编译器就能 直接在编译期拒绝它。
int main() {
int values[3]{};
return values[3];
}编译器输出:
array_out_of_bounds_compile.scpp:3:12: error: array subscript 3 is out of bounds for array of size 3
3 | return values[3];
| ^对 int values[3] 来说,合法下标只有
0、1、2。既然源码里直接写出了
3,编 译器就已经有足够的信息在程序运行前把它拦下来。
今天请按元素逐个填值,不要直接写一个值列表
在普通 C++ 里,int scores[4]{10, 20, 30, 40};
会是第一节那个例子的自然写法。 但在今天的 scpp
里,这种“多个元素一起写在花括号里”的初始化还不支持。
int main() {
int scores[4]{10, 20, 30, 40};
return 0;
}编译器输出:
array_brace_init.scpp:2:5: error: brace-initialization of this member requires exactly one expression
2 | int scores[4]{10, 20, 30, 40};
| ^这也就是为什么本节所有可运行示例都先从 T[N]{}
开始,再把元素一个个赋值进去。
到目前为止,定长数组的规则是
T[N]声明“恰好有N个T元素”的数组;- 数组直接拥有这些元素,而
N本身就是类型的一部分; - 用
auto&做 range-basedfor可以原地修改每个元素; - 长度可以来自前面定义的
constexpr,但不能来自普通运行期变量; - 明显越界的常量下标会在编译期被拒绝;
- 今天最稳妥的写法是先用
{}做零初始化,再显式填每个元素。
下一节仍然会继续讲数组,不过会把元素类型收窄到
char,把这块定长存储当成一个 跟 C 兼容的文本缓冲区来用。