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最終更新：2026-10-12

STL array ソースコード解析

0.はじめに

ソースコード解析の対象バージョンはgcc4.9.1です。

C++ tr1の正式名称はTechnical Report 1で、C++標準ライブラリに対する最初の拡張です。C++標準c++0xには、これと言語自体のいくつかの拡張が含まれる予定でした。tr1には、長らく待ち望まれていたスマートポインタ、正規表現、その他ジェネリックプログラミングを支援する機能が含まれています。草案段階では、新規に追加されたクラスとテンプレートの名前空間はstd::tr1でした。

1.std::tr1::array

使い方： 

#include <tr1/array>
std::tr1::array<int ,10> a;

tr1のarrayは比較的単純で、言語自体の配列を模しつつ、イテレータ操作をサポートすることで、他のコンテナと同じようにアルゴリズムを呼び出せるようにしています。tr1のarrayにはコンストラクタとデストラクタはありません。イテレータは、渡されてきた型で定義されたポインタをそのまま使っています。

この静的配列arrayのソースコードを簡単に見てみましょう：

template<typename _Tp, std::size_t _Nm>
struct array
{
    typedef _Tp                           value_type;
    typedef value_type&                           reference;
    typedef const value_type&                     const_reference;
    typedef value_type*                       iterator;
    typedef const value_type*                 const_iterator;
    typedef std::size_t                           size_type;
    typedef std::ptrdiff_t                         difference_type;
    typedef std::reverse_iterator<iterator>       reverse_iterator;
    typedef std::reverse_iterator<const_iterator>   const_reverse_iterator;
}
中ではreverse_iteratorがrbeginとrend操作のイテレータとして使われています。 一見イテレータが1つだけに見えますが、実際には2つあり、もう1つのiteratorは、渡されてきた型で定義されたポインタをそのままイテレータとして使用しています。

これはvectorにおける順方向イテレータと逆方向イテレータとの対比として考えることができます。

なお、tr1::arrayでは配列サイズとして0を渡すことがサポートされています。例えば次のように使います：

std::tr1::array<int,0> a;
このような書き方をすると、以下に対応します： 
// Support for zero-sized arrays mandatory.
value_type _M_instance[_Nm ? _Nm : 1];
渡されてきたサイズが0でなければそのままのサイズとなり、0の場合は1になります。

2.std::array

使い方 

std::array<int ,10> a;

stdのarrayには次のものが含まれています。

std_array.png

tr1とstdのarrayを比較します。

template<typename _Tp, std::size_t _Nm>
struct array
{
    typedef _Tp                           value_type;
    typedef value_type*               pointer;
    typedef const value_type*                       const_pointer;
    typedef value_type&                           reference;
    typedef const value_type&                     const_reference;
    typedef value_type*                       iterator;
    typedef const value_type*                 const_iterator;
    typedef std::size_t                           size_type;
    typedef std::ptrdiff_t                            difference_type;
    typedef std::reverse_iterator<iterator>       reverse_iterator;
    typedef std::reverse_iterator<const_iterator>   const_reverse_iterator;

    // Support for zero-sized arrays mandatory.
    typedef _GLIBCXX_STD_C::__array_traits<_Tp, _Nm> _AT_Type;    // # define _GLIBCXX_STD_C std
    typename _AT_Type::_Type                         _M_elems;
}

arrayの中で注目すべき点が2つあります： 

// Support for zero-sized arrays mandatory.
typedef _GLIBCXX_STD_C::__array_traits<_Tp, _Nm> _AT_Type;    // # define _GLIBCXX_STD_C std
typename _AT_Type::_Type                         _M_elems;

ソースコードの中から__array_traitsを探すと、次のようになっています： 

template<typename _Tp, std::size_t _Nm>
struct __array_traits
{
    typedef _Tp _Type[_Nm];

    static constexpr _Tp&
    _S_ref(const _Type& __t, std::size_t __n) noexcept
    { return const_cast<_Tp&>(__t[__n]); }
};

上の2行のコードは次のように理解できます：

typedef _Tp _Type[100];
typedef _Type _M_elems;  // 一个含有100个元素的数组。

実際にコードを書く際、配列を定義したいときは次のように書けます： 

int a[100];
//或者
typedef int T[100];
typedef T a;
渡されてくるsizeの処理については、tr1と比べてより複雑になっており、sizeが0の場合を処理するためにテンプレートの部分特殊化を使っています。

template<typename _Tp, std::size_t _Nm>
struct __array_traits
{
    typedef _Tp _Type[_Nm];

    static constexpr _Tp&
    _S_ref(const _Type& __t, std::size_t __n) noexcept
    { return const_cast<_Tp&>(__t[__n]); }
};

template<typename _Tp>
struct __array_traits<_Tp, 0>
{
    struct _Type { };

    static constexpr _Tp&
    _S_ref(const _Type&, std::size_t) noexcept
    { return *static_cast<_Tp*>(nullptr); }
};

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