C++/CLI学习入门(三):数组（转）

要学习数组，必须先了解跟踪句柄。

一、跟踪句柄

跟踪句柄类似于本地C++指针，但也有很大区别。跟踪句柄确实存储着某个对象的地址，但当CLR压缩堆过程中改变了该对象的地址，则垃圾回收器自动更新句柄所包含的地址。我们不能像本地指针那样用跟踪句柄来执行地址的算术运算，也不允许对跟踪句柄进行强制类型转换。

在CLR堆中创建的对象必须被跟踪句柄引用。所有属于引用类型的对象都存储在堆中，因此为引用这些对象所创建的变量都必须是跟踪句柄。例如，String类型是引用类型，因此引用String对象的变量必须是跟踪句柄。值类型默认分配在堆栈上，但也可以用gcnew操作符将其存储在堆上。此外必须注意，在堆上分配的变量——其中包括所有CLR引用类型——都不能在全局作用域内声明。

通过在类型名称后加”^”符号，用于声明一个该类型的句柄。下面的例子声明了一个String类型的跟踪句柄proverb。

String^ proverb;

在声明时句柄时，系统自动为其分配一个空值，该句柄不引用任何对象。也可显示地将某个句柄置为空值:

proverb = nullptr;

注意不能用0来表示空值。如果用0来初始化某个句柄，则0将自动转换为被引用类型的对象，而句柄则指向该对象。可以在声明句柄时显示的将其初始化：

String^ saying = L"I used to think I was indecisive but nowI???ê?èm not so sure.";

该语句首先在堆上创建一个包含等号右边字符串的String对象，然后将该对象的地址存入saying中。注意字符串字面值的类型为constwchar_t*而非String。类String提供了这样的方法使得constwchar_t*类型的字符串可以用来创建String类型的对象。

下面这条语句创建了值类型的句柄：

int^ value = 99;

?????该语句在堆上创建一个Int32型的值类型变量，然后将该变量的地址存入句柄value中。由于value是一种指针，因此不能直接参与算术运算，可使用*运算符对地址求值（类似于本地C++指针那样）:

int result = 2*(*value)+15;

?????由于*value表示value所指向地址存储的数值，因此result的值为2*99+15=213。注意，当value作为运算式左值时，不需要*即可对value指向的变量赋值。

int^ result = 0;
result = 2*(*value)+15;

?????首先创建了一个指向数值0的句柄result。（该语句会触发一条编译器警告，提示不能利用0来将句柄初始化为空值。）

?????第2条语句=号右边为数值，而左边为句柄，编译器将自动将右值赋予句柄所指向的对象，即将其转换为如下语句

*result = 2*(*value)+15;

??????注意，要采用上面的语句，result句柄必须实际定义过。如果仅仅声明了result，则会产生运行时错误

int^ result;
*result = 2*(*value)+15;

??????这是因为第二句要对地址result求值，即意味着result指向的对象已经存在，但实际并非如此，因为声明该对象时系统默认赋予其空值(nullptr)。在这种情况下，采用下面的方法就可以正常工作了

int^ result;
result = 2*(*value)+15;二、数组(一)数组句柄

??????CLR数组是分配在可回收垃圾堆上的。必须用array<typename>指出要创建的数组，同其它CLR堆上的对象一样，需要用句柄来访问它，例子如下：

array<int>^ data;

?????数组句柄data可用于存储对元素类型为int的一维数组的引用。下面的例子声明了一个句柄，并新建一个CLR数组来对此句柄初始化。

array<int>^ data = gcnewarray<int>(100);

??????和本地C++数组一样，CLR数组中元素的索引值也是从0开始的，可以通过[]访问数组元素。数组元素都是CLR对象，在上面的例子中数组元素为Int32型对象，它们在算术表达式中就像普通的整数类型一样。

??????Length属性是数组的一个重要属性，记录着数组元素的数量。保存了64位的数组长度。

for(int i=0; i<data->Length;i++)
data[i] = 2*(i+1);

可以用for each循环遍历数组元素。

array<int>^ value = {3, 5, 6, 8,6};
for each(int item in value)
{
item = 2*item + 1;
Console::WriteLine("{0, 5}", item);
}

该循环输出5字符宽度的字段，以右对齐的方式输出当前元素的计算结果，输出如下：

7 11 13 17 13

??????数组句柄可以被重新赋值，只要保持数组元素类型和维数（等级）不变即可，在前面例子中的数组句柄data指向一个int类型的一维数组，可以重新给它赋值，使其指向另外的int类型1维数组：

data = gcnew array<int>(45);

??????数组可以在创建时通过元素列表初始化，下例在CLR堆上创建了一个double类型的数组，并将引用赋值给了数组句柄：

array<double>^ sample = {3.4, 2.3,6.8, 1.2, 5.5, 4.9, 7.4, 1.6};

??????如果在声明数组句柄时不进行初始化，那么在给句柄赋值时不能采用上面的方法直接用元素列表用作右值，而必须采用显示创建的方式。即不能

array<double>^ sample;
sample = {3.4, 2.3, 6.8, 1.2, 5.5, 4.9, 7.4, 1.6}

?????? 而必须采用如下方式

array<double>^ sample;
sample = gcnew array<double>{3.4,2.3, 6.8, 1.2, 5.5, 4.9, 7.4, 1.6}

??????对于字符串数组，注意每一个元素也是引用类型，这是因为每一个元素String也是在CLR堆上创建的，因此也要用String^来访问它。

array<String^>^ names = {"Jack","John", "Joe", "Jessica", "Jim", "Joanna"};

??????可以用Array类静态函数Clear()对数组中的连续数组元素清零。

Array::Clear(samples, 0, samples->Length);

??????Clear()函数的第一个参数是被清零的数组，第二个参数是要清除地第一个元素的索引，第三个参数为要清除地元素数量。因此上述语句将samples数组的所有元素都置为0。如果Clear()清除的是某个跟踪句柄，则句柄所对应的元素都被应用Clear()函数。如果元素为bool型，则被置为false。

(二)数组排序

Array类还定义了一个Sort()静态函数，可用于对数组进行排序。如果以数组句柄作为参数，则对整个数组排序。如果要对数组部分排序，则还需要增加元素起始索引及数量，如下例

array<int>^ samples = {27, 3, 54, 11,18, 2, 16};
Array::Sort(samples, 2, 3);

排序后数组元素变为{27, 3, 11, 18, 54,2, 16}

Sort函数还有很多其它版本，下面的例子展示了如何排序两个相关的数组，即第一个数组中的元素是第二个数组对应元素的键。对第一个数组排序后，可对第二个数组进行相应的调整，使得键与值相互对应。

Sort()函数对2个数组排序时，用第一个数组参数来确定两个数组的顺序，以此保持2个数组元素对应关系不变。

- - - - - - - - - - - - - - - - <<==华丽的分割线 ::开始==>>[Ex4_13.cpp] - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - - - - - -// Ex4_13.cpp : main projectfile.
#include "stdafx.h"
using namespace System;

int main(array<System::String ^>^args)
{
array<String^>^ names = { "Jill","Ted", "Mary", "Eve", "Bill", "Al" };
array<int>^ weights = {103, 168, 128,115, 180, 176};

Array::Sort(names, weights);
for each( String^ name in names )
Console::Write(L"{0, 10}", name);
Console::WriteLine();

for each(int weight in weights)
Console::Write(L"{0, 10}", weight);
Console::WriteLine();

return 0;
}- - - - - - - - - - - - - - - - <<==华丽的分割线 ::结束==>>[Ex4_13.cpp] - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - - - - - -输出为：Al Bill Eve Jill MaryTed
176 180 115 103 128 168(三)数组搜索

Array类还提供了函数BinarySearch()以使用对分法搜索算法，对一维数组或给定范围内搜索特定元素的索引位置。使用该函数要求数组必须是顺序排列的，因此在搜索之前必须对数组进行排序。

array<int>^ value = { 23, 45, 68, 94,123, 150, 203, 299 };
int toBeFound = 127;
int position = Array::BinarySearch(value, toBeFound);
if(position<0)
Console::WriteLine(L"{0} was not found.", toBeFound);
else
Console::WriteLine(L"{0} was found at index position {1}",toBeFound, position);

Array::BinarySearch()的第一个参数是被搜索数组的句柄，第二个参数是要查找的内容，返回值为int类型的数值。如果返回值小于0则说明未找到。如果要指定搜索范围，则需要传递4个参数，其中第2参数为搜索起始索引，第3参数为搜索的元素数量，第4个是要搜索的内容。下面的代码从第4个元素开始，一直搜索到结束位置。

array<int>^ value = { 23, 45, 68, 94,123, 150, 203, 299 };
int toBeFound = 127;
int position = Array::BinarySearch(value, 3, 6, toBeFound);- - - -- - - - - - - - - - - - <<==华丽的分割线 ::开始==>>[Ex4_14.cpp] - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - - - - - -// Ex4_14.cpp : main projectfile.
#include "stdafx.h"
using namespace System;

int main(array<System::String ^>^args)
{
array<String^>^ names = { "Jill","Ted", "Mary", "Eve", "Bill", "Al", "Ned", "Zoe", "Dan", "Jean"};
array<int>^ weights = {103, 168, 128,115, 180, 176, 209, 98, 190, 130};
array<String^>^ toBeFound = {"Bill","Eve", "Al", "Fred"};

int result = 0;
Array::Sort(names, weights);

for each( String^ name in toBeFound )
{
result = Array::BinarySearch(names, name);
if(result<0)
Console::WriteLine(L"{0} was not found.", name);
else
Console::WriteLine(L"{0} weights {1} lbs.", name,weights[result]);
}

return 0;
}- - - - - - - - - - - - - - - - <<==华丽的分割线 ::开始==>>[Ex4_14.cpp] - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - - - - - -

???????当搜索不到目标时，Array::BinarySearch()函数输出的并非任意负数，而是第一个大于该目标的元素索引值的按位补码。利用该方法，可以不打乱顺序在数组中插入新值。如，我们希望插入”Fred”到names数组中

array<String^>^ names = { "Jill","Ted", "Mary", "Eve", "Bill", "Al", "Ned", "Zoe", "Dan", "Jean"}
Array::Sort(names);
String^ name = L"Fred";
int position = Array::BinarySearch(names, name);
if(position<0)
position = ~position;

此时，position保存的是大于Fred的第一个元素的位置，该数值可用于插入新值。

array<String^>^ newNames = gcnewarray<String^>(names->Length+1);
for(int i=0;i<position;i++)
newNames[i] = names[i];
newNames[position] = name;

if(position<name->Length)
for(int i=position; i<names->Length;i++)
newNames[i+1] = names[i];
names = nullptr;

注意：最后一句用于删除names数组。

(四)多维数组

C++/CLI中可以创建多维数组，最大维数32维。与ISO/ANSIC++不同的是，C++/CLI中的多维数组并非数组的数组，而是真正的多维数组，创建整数多维数组方法如下：

array<int 2>^ value = gcnewarray<int, 2>(4, 5);

上面的代码创建了一个二维数组，四行五列，共20个元素。访问的方法是利用多个用逗号分隔的索引值来访问每一个元素，而不能用一个索引值访问一行

int nrows = 4;
int ncols = 5;
array<int, 2>^ value = gcnewarray<int, 2>(nrows, ncols);
for(int i=0; i<nrows; i++)
for(int j=0; j<ncols; j++)
value[i, j] = (i+1)*(j+1);

上面的代码利用循环给二维数组value赋值。这里访问二维数组元素的符号与本地C++不同：后者实际上是数组的数组，而C++/CLI是真正的二维数组，不能用一个索引值来访问二维数组，那样是没有意义的。数组的维数被称为等级，上面value数组的等级为2。而本地C++数组的等级始终为1。当然，在C++/CLI中也可以定义数组的数组，方法见下例

- - - - - - - - - - - - - - - - <<==华丽的分割线 ::开始==>>[Ex4_15.cpp] - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - - - - - -// Ex4_15.cpp : main projectfile.
#include "stdafx.h"
using namespace System;

int main(array<System::String ^>^args)
{
const int SIZE = 12;
array<int, 2>^ products = gcnewarray<int, 2>(SIZE, SIZE);

for(int i=0; i<SIZE; i++)
for(int j=0; j<SIZE; j++)
products[i, j] = (i+1)*(j+1);
Console::WriteLine(L"Here is the {0} times table:", SIZE);

// Write horizontal divider line
for(int i=0; i<=SIZE; i++)
Console::Write(L"_____");
Console::WriteLine();

// Write top line of table
Console::Write(L" |");
for(int i=1; i<=SIZE; i++)
Console::Write("{0, 3} |", i);
Console::WriteLine();

// Write horizontal divider line with verticals
for(int i=0; i<=SIZE; i++)
Console::Write("____|", i);
Console::WriteLine();

// Write remaining lines
for(int i=0; i<SIZE; i++)
{
Console::Write(L"{0, 3} |", i+1);
for(int j=0; j<SIZE; j++)
Console::Write("{0, 3} |", products[i, j]);
Console::WriteLine();
}

// Write horizontal divider line
for(int i=0; i<=SIZE; i++)
Console::Write("_____", i);
Console::WriteLine();
return 0;
}- - - - - - - - - - - - - - - - <<==华丽的分割线 ::结束==>>[Ex4_15.cpp] - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - - - - - -

上面的例子创建了一个12x12的乘法表，输出如下：

Here is the 12 times table:
_________________________________________________________________
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
____|____|____|____|____|____|____|____|____|____|____|____|____|
1 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
2 | 2 | 4 | 6 | 8 | 10 | 12 | 14 | 16 | 18 | 20 | 22 | 24 |
3 | 3 | 6 | 9 | 12 | 15 | 18 | 21 | 24 | 27 | 30 | 33 | 36 |
4 | 4 | 8 | 12 | 16 | 20 | 24 | 28 | 32 | 36 | 40 | 44 | 48 |
5 | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 | 35 | 40 | 45 | 50 | 55 | 60|
6 | 6 | 12 | 18 | 24 | 30 | 36 | 42 | 48 | 54 | 60 | 66 | 72|
7 | 7 | 14 | 21 | 28 | 35 | 42 | 49 | 56 | 63 | 70 | 77 | 84|
8 | 8 | 16 | 24 | 32 | 40 | 48 | 56 | 64 | 72 | 80 | 88 | 96|
9 | 9 | 18 | 27 | 36 | 45 | 54 | 63 | 72 | 81 | 90 | 99 |108|
10 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 |100 |110 |120|
11 | 11 | 22 | 33 | 44 | 55 | 66 | 77 | 88 | 99 |110 |121 |132|
12 | 12 | 24 | 36 | 48 | 60 | 72 | 84 | 96 |108 |120 |132 |144|
_________________________________________________________________

其中创建二维数组的代码如下：

const int SIZE = 12;
array<int, 2>^ products = gcnewarray<int, 2>(SIZE, SIZE);

第一行定义了一个整型常量SIZE，用于指定每一维数组的元素数量，第二行代码定义了一个等级2的数组，为12x12大小，该数组用于存储12x12的乘法表乘积。然后在嵌套循环中给数组赋值，大部分代码用于格式化输出以使其更加美观，这里就不再说明。

(五)数组的数组

如果数组的元素是引用数组的跟踪句柄，那么就可以创建数组的数组。同时，每一维数组的长度可以不同，即所谓的“锯齿形数组”。例如，用ABCDE来表示学生的成绩等级，根据等级分组存储班内学生的姓名，则可以创建一个包含5个元素的数组，每个元素为一个姓名数组（即字符串数组）

array<array<String^>^>^ grades = gcnewarray<array<String^>^>(5)

利用上面创建的数组，然后可以创建5个姓名数组了

grades[0] = gcnewarray<String^>{"Louise","Jack"};
grades[1] = gcnewarray<String^>{"Bill", "Mary", "Ben","Joan"};
grades[2] = gcnewarray<String^>{"Jill", "Will","Phil"};
grades[3] = gcnewarray<String^>{"Ned", "Fred", "Ted","Jed", "Ed"};
grades[4] = gcnewarray<String^>{"Dan", "Ann"};

grades[n]访问grades数组的第n个元素，而各元素为指向String^类型数组的句柄，因此上面的语句用于创建了String对象句柄的数组，并将创建数组的地址赋值给了grades数组元素。同时，这些字符串数组的长度是不同的。

上面的语句也可以用一个初始化语句来实现

array<array<String^>^>^grades = gcnewarray<array<String^>^>
{
gcnew array<String^>{"Louise","Jack"},
gcnew array<String^>{"Bill", "Maray","Ben", "Joan"},
gcnew array<String^>{"Jill", "Will","Phil"},
gcnew array<String^>{"Ned", "Fred","Ted", "Jed", "Ed"},
gcnew array<String^>{"Dan","Ann"},
};

注意：元素的初值必须写在花括号里。

- - - - - - - - - - - - - - - - <<==华丽的分割线 ::开始==>>[Ex4_16.cpp] - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - - - - - -// Ex4_16.cpp : main projectfile.
#include "stdafx.h"
using namespace System;

int main(array<System::String ^>^args)
{
array<array<String^>^>^grades = gcnewarray<array<String^>^>
{
gcnew array<String^>{"Louise","Jack"},
gcnew array<String^>{"Bill", "Maray","Ben", "Joan"},
gcnew array<String^>{"Jill", "Will","Phil"},
gcnew array<String^>{"Ned", "Fred","Ted", "Jed", "Ed"},
gcnew array<String^>{"Dan","Ann"}
};

wchar_t gradeLetter = 'A';
for each(array<String^>^ grade ingrades)
{
Console::WriteLine(L"Students with Grade {0}:",gradeLetter++);
for each(String^ student in grade)
Console::Write("{0, 12}", student);
Console::WriteLine();
}
return 0;
}- - - - - - - - - - - - - - - - <<==华丽的分割线 ::结束==>>[Ex4_16.cpp] - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - - - - - -

输出为

Students with Grade A:
Louise Jack
Students with Grade B:
Bill Maray Ben Joan
Students with Grade C:
Jill Will Phil
Students with Grade D:
Ned Fred Ted Jed Ed
Students with Grade E:
Dan Ann