[C++对象模型][3]指针与数组

数组可以看做为一种类型，与指针不同，但是可以相互转化。

一 C指针操作函数

new和delete对C++的程序员也许很熟悉，但是malloc和free被用来在C代码中用来内存分配和释放，很多C++开发者并不能游刃有余的使用，下面实例解析malloc和free的使用。

malloc	void *malloc(long NumBytes)：该函数分配了NumBytes个字节，并返回了指向这块内存的指针。如果分配失败，则返回一个空指针（NULL）。
free	void free(void *FirstByte)： 该函数是将之前用malloc分配的空间还给程序或者是操作系统，也就是释放了这块内存，让它重新得到自由。

实例如下：

#pragma once
#include <string>

void TestMallocAndFree()
{
    char *ptr = NULL;
    ptr = (char*)malloc(100 * sizeof(char));
    if (NULL == ptr)
    {
        return;
    }
    memcpy(ptr,"Hello!",strlen("Hello!"));
    free(ptr);
    ptr = NULL;

     typedef struct data_type 
     {
       int age;
       char *name;
     } data;
 
     data *willy = NULL;
     willy = (data*) malloc( sizeof(data) );
     willy->age = 20;
     willy->name = "jason"; // 此时的name指向了常量区，所以name指针不需要程序员释放。
     free( willy );
     willy = NULL;
}

malloc/free 和new/delete的区别：

1）new/delete是保留字,不需要头文件支持. malloc/free需要头文件库函数支持. 使用malloc/free需要包含 #include<cstdlib> 或<stdlib>.

2) new 建立的是一个对象,new会根据对象计算大小，直接返回对象的指针，当使用完毕后调用delete来释放，但malloc分配的是一块内存，需要用户制定所要分配内存的大小，而且返回的均为void的指针，使用时需要相应的强制类型转化，使用结束后调用free来释放内存.

3）new/delete的使用除了分配内存和释放，还调用了类型的构造函数和析构函数，而malloc/free只是简单的分配和释放内存。

二 数组与指针

C++的数组经常需要和指针来结合使用，下面来进行相关的强化训练。实例如下：

#pragma once
#include <iostream>
using namespace std;

void PrintArray(double *p, int num)
{
    for(int i = 0; i < num; ++i)
    {
        cout << " " << p[i] << " ";
    }
    cout << endl << "The array is end!" << endl;
}
void PrintArray(double arr[3]) 
{
    for(int i = 0; i < 3; ++i)
    {
        cout << " " << *(arr+i)/*arr[i]*/ << " ";
    }
    cout << endl << "The array is end!" << endl;
}
void ChangeArray(double arr[3]) // 数组传参为传指针，所以函数内可以修改
{
    for(int i = 0; i < 3; ++i)
    {
        arr[i] = 10;
    }
}
void PrintArray(double arr[3][3])
{
    for(int i = 0; i < 3; ++i)
        for(int j = 0; j < 3; ++j)
            cout << " " << arr[i][j] << " ";
    cout << endl << "The array is end!" << endl;
}

int GetLength(){return 3;}

void TestArray()
{
    // 数组的定义和初始化
    short months[12] = {31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31};
    double arr[3]; 
    arr[0] = 1.0;
    arr[1] = 2.0;
    arr[2] = 3.0;
    double arr2[] = {1.0,2.0,3.0};
    //double arr3[3] = arr; // error
    PrintArray(arr,3);
    PrintArray(&arr[0],3);
    PrintArray(arr2);

    double matrix2 [2][2] = {1.0,0.0,0.0,1.0};
    double matrix3 [3][3] = {{1.0,0.0,0.0},
                            {0.0,1.0,0.0},
                            {0.0,0.0,1.0}};
    PrintArray(matrix3[0],3*3);
    PrintArray(&matrix3[0][0],3*3);
    //PrintArray(matrix3,3*3);
    PrintArray(matrix3);

    // 指针来模拟数组
    double *p3 = new double[GetLength()];
    p3[0] = 10.0;
    p3[1] = 20.0;
    p3[2] = 30.0;
    PrintArray(p3,3);
    PrintArray(p3);
    delete []p3;

    // 数组+指针实现二维变长数组
    double *p4[2];
    p4[0] = new double[2];
    p4[1] = new double[4];
    p4[0][0] = 10;
    p4[0][1] = 20;
    p4[1][0] = 30;
    p4[1][1] = 40;
    p4[1][2] = 50;
    p4[1][3] = 60;
    PrintArray(p4[0],2);
    PrintArray(p4[1],4);
    delete [] p4[0];
    delete [] p4[1];

    PrintArray(arr); // 数组传参为传指针，所以函数内可以修改
    ChangeArray(arr);
    PrintArray(arr);
}

代码分析总结：

1）数组的定义必须使用常量指定长度，例如：double arr[3]，但是使用指针时可以是运行时指定，例如double *p3 = new double[getLength()]。
2）数组定义时即分配空间且在栈上，不需要程序员来对内存管理，但是如果对指针使用了new[]，则必须由程序员在使用完毕后delete[]。
3) 一维数组数组名即第一个元素的地址，例如：double arr[3]中，arr == &arr[0]为true。
4）二维数组中第一行的地址即为第一个元素的地址，例如：double matrix3 [3][3]，matrix[0] == &matrix[0][0]为true。
5）可以使用指针数组来模拟变长二维数组，例如：double *p4[2]; p4[0] = new double[2]; p4[1] = new double[4];
6）二维数组内存中同一维数组仍为连续的区域，所以可以将二维数组和一维相互转化。
7）一维数组名即为第一个元素的地址，所以可以同指针隐式转化，但二维数组名不是第一个元素地址，所以不能转化。
8) 当函数传入数组，实际传首元素的指针，所以可以在函数内修改数组元素。

三 完！