C++のstd::arrayクラスとは？主要メンバ関数をサンプルコード付きで解説

C++のstd::arrayクラスは、従来の生の配列と同等の高いパフォーマンスを持ちながら、自分自身のサイズ（要素数）を把握できるという大きな利点があります。C++11以降で利用できるこの固定長コンテナは、<array>ヘッダをインクルードすることで使用できます。

配列に対する操作に使われる主なメンバ関数

• size()：配列のサイズ、つまり配列に含まれる要素数を返します。
• max_size()：配列が保持できる最大要素数を返します。
• get(), at(), operator[]：配列の各要素へアクセスするために使用します。
• front()：配列の先頭（最初）の要素を返します。
• back()：配列の末尾（最後）の要素を返します。
• empty()：配列が空であればtrueを、そうでなければfalseを返します。
• fill()：配列全体を特定の値で埋めます。
• swap()：ある配列の要素を別の配列の要素と入れ替えます。

以下は、上記で紹介したすべての操作を実装したサンプルコードです。

サンプルコード

#include<iostream>
#include<array>
using namespace std;

int main() {
    array<int,4>a = {10, 20, 30, 40};
    array<int,4>a1 = {50, 60, 70, 90};
    cout << "配列のサイズ : ";
    //size()を使って配列のサイズを取得
    cout << a.size() << endl;
    //配列が保持できる最大要素数
    cout << "配列が保持できる最大要素数 : ";
    cout << a.max_size() << endl;
    //at()を使って配列の要素を出力
    cout << "配列の要素（at()を使用）: ";
    for ( int i=0; i<4; i++)
        cout << a.at(i) << " ";
        cout << endl;
    //get()を使って配列の要素を出力
    cout << "配列の要素（get()を使用）: ";
    cout << get<0>(a) << " " << get<1>(a) << " "<<endl;
    cout << "配列の要素（operator[]を使用）: ";
    for ( int i=0; i<4; i++)
        cout << a[i] << " ";
        cout << endl;
    //配列の先頭要素を出力
    cout << "配列の先頭要素 : ";
    cout << a.front() << endl;
    //配列の末尾要素を出力
    cout << "配列の末尾要素 : ";
    cout << a.back() << endl;
    cout << "入れ替え前の第2配列の要素 : ";
    for (int i=0; i<4; i++)
        cout << a1[i] << " ";
        cout << endl;
    //a1の値をaと入れ替え
    a.swap(a1);
    //入れ替え後の第1・第2配列を出力
    cout << "入れ替え後の第1配列の要素 : ";
    for (int i=0; i<4; i++)
        cout << a[i] << " ";
        cout << endl;
        cout << "入れ替え後の第2配列の要素 : ";
    for (int i = 0; i<4; i++)
        cout << a1[i] << " ";
        cout << endl;
    //配列が空かどうかを確認
    a1.empty()? cout << "配列は空です":
    cout << "配列は空ではありません";
    cout << endl;
    //配列を1で埋める
    a.fill(1);
    //fill操作後の配列を表示
    cout << "fill操作後の配列の内容 : ";
    for ( int i = 0; i<4; i++)
        cout << a[i] << " ";
        return 0;
}

実行結果

配列のサイズ : 4
配列が保持できる最大要素数 : 4
配列の要素（at()を使用）: 10 20 30 40
配列の要素（get()を使用）: 10 20
配列の要素（operator[]を使用）: 10 20 30 40
配列の先頭要素 : 10
配列の末尾要素 : 40
入れ替え前の第2配列の要素 : 50 60 70 90
入れ替え後の第1配列の要素 : 50 60 70 90
入れ替え後の第2配列の要素 : 10 20 30 40
配列は空ではありません
fill操作後の配列の内容 : 1 1 1 1

補足：at()とoperator[]の違いについて

要素へのアクセスにはat()とoperator[]のどちらも使えますが、挙動が異なる点に注意が必要です。at()は範囲外のインデックスを指定した場合にstd::out_of_range例外を送出するため安全ですが、operator[]は範囲チェックを行わないため、範囲外アクセス時の動作は未定義になります。安全性を重視する場合はat()の使用を検討しましょう。また、std::arrayはbegin() / end()などのイテレータも備えており、STLアルゴリズムとの相性も抜群です。