update: ch04, std::array section (#57)

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book/zh-cn/04-containers.md

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 1. 为什么要引入 `std::array` 而不是直接使用 `std::vector`？
 2. 已经有了传统数组，为什么要用 `std::array`?
 
-先回答第一个问题，`std::vector` 太强大了，以至于我们没有必要为了去敲碎一个鸡蛋而用一个钉锤。使用 `std::array` 保存在栈内存中，相比堆内存中的 `std::vector`，我们就能够灵活的访问这里面的元素，从而获得更高的性能；同时正是由于其堆内存存储的特性，有些时候我们还需要自己负责释放这些资源。
+先回答第一个问题，与 `std::vector` 不同，`std::array` 对象的大小是固定的，如果容器大小是固定的，那么可以优先考虑使用 `std::array` 容器。另外由于 `std::vector` 是自动扩容的，当存入大量的数据后，并且对容器进行了删除操作，容器并不会自动归还被删除元素相应的内存，这时候就需要手动运行 `shrink_to_fit()` 释放这部分内存。
 
-而第二个问题就更加简单，使用`std::array`能够让代码变得更加现代，且封装了一些操作函数，同时还能够友好的使用标准库中的容器算法等等，比如 `std::sort`。
+```cpp
+std::vector<int> v;
+std::cout << "size:" << v.size() << std::endl;         // 输出 0
+std::cout << "capacity:" << v.capacity() << std::endl; // 输出 0
 
-`std::array` 会在编译时创建一个固定大小的数组，`std::array` 不能够被隐式的转换成指针，使用 `std::array` 很简单，只需指定其类型和大小即可：
+// 如下可看出 std::vector 的存储是自动管理的，按需自动扩张
+// 但是如果空间不足，需要重新分配更多内存，而重分配内存通常是性能上有开销的操作
+v.push_back(1);
+v.push_back(2);
+v.push_back(3);
+std::cout << "size:" << v.size() << std::endl;         // 输出 3
+std::cout << "capacity:" << v.capacity() << std::endl; // 输出 4
+
+// 这里的自动扩张逻辑与 Golang 的 slice 很像
+v.push_back(4);
+v.push_back(5);
+std::cout << "size:" << v.size() << std::endl;         // 输出 5
+std::cout << "capacity:" << v.capacity() << std::endl; // 输出 8
+
+// 如下可看出容器虽然清空了元素，但是被清空元素的内存并没有归还
+v.clear();                                             
+std::cout << "size:" << v.size() << std::endl;         // 输出 0
+std::cout << "capacity:" << v.capacity() << std::endl; // 输出 8
+
+// 额外内存可通过 shrink_to_fit() 调用返回给系统
+v.shrink_to_fit();
+std::cout << "size:" << v.size() << std::endl;         // 输出 0
+std::cout << "capacity:" << v.capacity() << std::endl; // 输出 0
+```
+
+而第二个问题就更加简单，使用 `std::array` 能够让代码变得更加“现代化”，而且封装了一些操作函数，比如获取数组大小以及检查是否非空，同时还能够友好的使用标准库中的容器算法，比如 `std::sort`。
+
+使用 `std::array` 很简单，只需指定其类型和大小即可：
 
 ```cpp
 std::array<int, 4> arr = {1, 2, 3, 4};
 
-int len = 4;
+arr.empty(); // 检查容器是否为空
-std::array<int, len> arr = {1,2,3,4}; // 非法, 数组大小参数必须是常量表达式
+arr.size();  // 返回容纳的元素数
+
+// 迭代器支持
+for (auto &i : arr)
+{
+    // ...
+}
+
+// 用 lambda 表达式排序
+std::sort(arr.begin(), arr.end(), [](int a, int b) {
+    return b < a;
+});
+
+// 数组大小参数必须是常量表达式
+constexpr int len = 4;
+std::array<int, len> arr = {1, 2, 3, 4};
+
+// 非法,不同于 C 风格数组，std::array 不会自动退化成 T*
+// int *arr_p = arr;
 ```
 
 当我们开始用上了 `std::array` 时，难免会遇到要将其兼容 C 风格的接口，这里有三种做法：