[STL] array

게시 2023.11.23 업데이트 2024.05.18

By 고양이 사서 9 분읽는 시간

개요

헤더 파일: <array>
STL 시퀀스 컨테이너 (sequence container): 선형 자료구조
탐색 시간: $O(1)$ (임의 접근)

std::array는 배열의 STL 버전입니다.

자료 구조의 형태는 고정된 크기의 배열 그 자체지만, 기존의 배열을 사용하는데 있어서 문제점은 인덱스를 직접 지정해 줄 수 있기 때문에, 잘못된 위치로 접근할 위험성이 존재했었습니다.

또한, 배열을 함수의 매개변수로 전달해 줄 때, 배열의 크기를 따로 넘겨줘야 하는 귀찮음이 있었습니다.

하지만, STL 버전의 std::array는 배열을 객체로 만들어서 STL의 이터레이터를 사용해 안전하게 쓸 수 있게 하면서도 필요한 정보를 담고 있는 배열을 만들 수 있습니다.

특징

고정된 크기의 배열입니다.
이터레이터를 사용하여 안전하게 탐색할 수 있습니다.
배열을 표현한 객체로, 다양한 정보를 담고 있습니다.

장단점

장점

안정성과 편의성: STL의 다른 컨테이너와 마찬가지로 이터레이터를 제공합니다. 이는 STL 알고리즘과의 호환성을 의미하며, 정렬, 검색 등의 연산을 쉽게 수행할 수 있습니다.
객체 지향적 특성: std::array는 클래스로 구현되어 있어, 메서드와 멤버 함수를 제공합니다. 따라서 배열의 크기를 내장하고 있고, size() 함수를 통해 언제든지 배열의 크기를 알 수 있습니다.
임의 접근: std::array는 배열의 임의 접근 특징을 그대로 가져옵니다. 다만, 이렇게 접근하는 경우에는 안정성이 떨어질 수 있습니다. (인덱스를 벗어날 수 있습니다.)

단점

크기의 유연성 부족: 이는 기존 C++과 같은 단점으로, 실행 중에 크기를 변경할 수 없습니다. 다음에 나오는 std::vector라는 동적 배열과 비교했을 때 단점으로 작용할 수 있습니다.
약간의 오버헤드: std::array는 일반 배열보다 추가적인 기능을 제공하기 때문에, 매우 성능에 민감한 상황에서는 기본 배열이 더 나을 수 있습니다. 그러나 이러한 오버헤드는 미미하기 때문에 안전성을 위해 가 더 나을 수 있습니다.
- 다른 STL 자료구조에 비하면 오버헤드의 단점은 없다고 보면 될 것 같습니다.

사용법

생성자

  
std::array<typename _Ty, size_t _Size>

생성자의 형태는 위와 같으므로 이렇게 선언하여 생성합니다.

std::array는 집합체 초기화(Aggregate Initialization)를 지원하기 때문에, 기존 배열처럼 사용할 수 있습니다.

  
array<int, 5> arr = {1, 2, 3, 4, 5};

다차원 배열

array 또한 배열이기 때문에, 기존에 쓰던 다차원 배열을 생성할 수 있습니다.

다만, 그 방법은 조금 다릅니다.

기존의 배열 $\large{arr[2][\normalsize {arr[3][\small{arr[4]}]}]}$는 요소 ‘4’개짜리 1차원 배열을 ‘3’개짜리 2차원 배열로 만들고, 이 요소로 ‘2’개짜리 3차원 배열을 만듭니다.

이걸 이해하고 계신다면 아래와 같이 생성할 수 있습니다.

  
#include <iostream>
#include <array>
int main()
{
    std::array<std::array<std::array<int, 4>, 3>, 2> arr2;

    // 배열의 각 요소에 값을 할당하는 부분
    int value = 0;
    for (auto dim1_it = arr2.begin(); dim1_it != arr2.end(); dim1_it++)
    {
        for (auto dim2_it = dim1_it->begin(); dim2_it != dim1_it->end(); dim2_it++)
        {
            for (auto dim3_it = dim2_it->begin(); dim3_it != dim2_it->end(); dim3_it++)
            {
                *dim3_it = value++;
            }
        }
    }

    // 배열의 각 요소를 출력하는 부분
    for (auto dim1_it = arr2.begin(); dim1_it != arr2.end(); dim1_it++)
    {
        for (auto dim2_it = dim1_it->begin(); dim2_it != dim1_it->end(); dim2_it++)
        {
            for (auto dim3_it = dim2_it->begin(); dim3_it != dim2_it->end(); dim3_it++)
            {
                std::cout << *dim3_it << " ";
            }
            std::cout << std::endl;
        }
        std::cout << std::endl;
    }
}

사실, 범위기반 for문이나 size()를 통해 사용하는 편이 더 간편합니다. (이터레이터를 사용하는 예시를 만들기 위해 다소 복잡한 방법을 사용했습니다.)

STL의 각 템플릿 매개변수 괄호(각괄호)는 그 안에 자료형이 들어가므로, 4개짜리 int형 array를 만들고, 이 자료형을 사용해 3개짜리 array를 만들어가는 식으로 만들 수 있습니다.

멤버 함수

함수	설명
arr.begin()	배열의 첫 번째 원소를 가리키는 이터레이터를 반환합니다.
arr.end()	배열의 마지막 원소 다음을 가리키는 이터레이터를 반환합니다. (마지막 원소가 아닌 종료 지점을 가리킵니다.)
arr.rbegin()	배열을 역순으로 순회할 때 첫 번째 원소를 가리키는 역방향 이터레이터를 반환합니다.
arr.rend()	배열을 역순으로 순회할 때 마지막 원소 다음을 가리키는 역방향 이터레이터를 반환합니다.
arr.front()	배열의 첫 번째 원소에 대한 참조를 반환합니다.
arr.back()	배열의 마지막 원소에 대한 참조를 반환합니다.
arr.data()	배열의 첫 번째 원소의 주소를 반환합니다. (배열을 포인터 타입으로 반환)
arr.at(N)	N번째 원소에 대한 참조를 반환합니다. (만약 인덱스 범위를 벗어난다면 예외를 `throw` 합니다.)
arr[N]	N번째 원소에 대한 참조를 반환합니다. (C++의 일반 배열과 같은 방법으로 접근하기 때문에, 약간 더 빠를 수 있지만, 위험할 수 있습니다.) (다른 조건 검사와 같은 동작을 하지 않기 때문에)
arr.empty()	배열이 비어있는지 여부를 반환합니다. (비어있으면 `true`)
arr.size()	배열의 크기를 반환합니다. (`max_size()`와 동일)
arr.max_size()	배열의 최대 크기를 반환합니다. (`size()`와 동일)
arr.fill(val)	배열의 모든 원소를 val 값으로 채웁니다.
arr.swap(arr2)	arr2와 배열의 원소들을 교환합니다. (길이와 타입이 같아야 합니다.)

컴퓨터 공학, 자료구조

c 자료구조 시퀀스 컨테이너

개요

특징

장단점

장점

단점

사용법

생성자

다차원 배열

멤버 함수

인기 태그