C++——多维数组动态开辟与释放

前言

在讨论多维数组动态开辟与释放之前，先说说什么是二维数组静态开辟与释放。

形如这种就是静态开辟内存，事先画好了内存大小

#include<iostream>
using namespace std;

#define ROW 3
#define COL 4
int main()
{
    int ar[COL][ROW] = { 0 };
    return 0;
}

 

使用二级指针模拟二维数组

代码演示

#include<iostream>
#include<assert.h>
using namespace std;

#define ROW 3
#define COL 4
int main()
{
    int **p=(int**)malloc(sizeof(int*)*ROW);
    assert(NULL != p);
    for (int i=0;i<ROW;++i)
    {
        p[i] = (int*)malloc(sizeof(int)*COL);
        assert(NULL!=p[i]);
    }
    for (int i = 0; i< ROW; ++i)
    {
        for (int j = 0; j < COL; ++j)
        {
            p[i][j] = i + j;
        }
    }
    for (int i = 0; i< ROW; ++i)
    {
        for (int j = 0; j < COL; ++j)
        {
            cout << p[i][j]<<" ";
        }
        cout << endl;
    }
    return 0;
}

这段代码有个问题，内存泄漏。

泄露内存大小为4*3 + 4*4*3 = 60 Byte。我们知道，进程的用户空间内存中有一段内存是程序运行时需要的（堆、栈、共享内存区），栈内存由OS动态开辟回收，我们malloc的内存时是在堆中，需要我们手动释放，否则就会内存泄露。

free(p)这么释放内存可以吗？

不可以，这么仅仅是把3个int*释放了，后面int*指向的内存泄露。

正确释放内存，先释放int*指向的内存，在释放p指向的内存（即3个int*内存）

#include<iostream>
#include<assert.h>
using namespace std;

#define ROW 3
#define COL 4
int main()
{
    int **p=(int**)malloc(sizeof(int*)*ROW);
    assert(NULL != p);
    for (int i=0;i<ROW;++i)
    {
        p[i] = (int*)malloc(sizeof(int)*COL);
        assert(NULL!=p[i]);
    }
    for (int i = 0; i< ROW; ++i)
    {
        for (int j = 0; j < COL; ++j)
        {
            p[i][j] = i + j;
        }
    }
    for (int i = 0; i< ROW; ++i)
    {
        for (int j = 0; j < COL; ++j)
        {
            cout << p[i][j]<<" ";
        }
        cout << endl;
    }
    for (int i=0;i<ROW;++i)
    {
        free(p[i]);
    }
    free(p);
    return 0;
}

代码封装一下，malloc版本

#include<iostream>
#include<assert.h>
using namespace std;
#define Type int
#define ROW 3
#define COL 4

Type** _Malloc(int row,int col)
{
    Type **p = (Type**)malloc(sizeof(Type*)*row);
    assert(NULL != p);
    for (int i = 0; i<row; ++i)
    {
        p[i] = (Type*)malloc(sizeof(Type)*col);
        assert(NULL != p[i]);
    }
    return p;
}

void _Assign(Type **p, int row, int col)
{
    for (int i = 0; i< row; ++i)
    {
        for (int j = 0; j < col; ++j)
        {
            p[i][j] = i + j;
        }
    }
}

void _Print(Type **p, int row, int col)
{
    for (int i = 0; i< row; ++i)
    {
        for (int j = 0; j < col; ++j)
        {
            cout << p[i][j] << " ";
        }
        cout << endl;
    }
}

void _Free(Type **p, int row)
{
    for (int i = 0; i<row; ++i)
    {
        free(p[i]);
    }
    free(p);
}
int main()
{
    Type **p = _Malloc(ROW,COL);
    _Assign(p,ROW,COL);
    _Print(p, ROW, COL);
    _Free(p, ROW);
    return 0;
}

new版本

#include<iostream>
#include<assert.h>
using namespace std;
#define Type int
#define ROW 3
#define COL 4

Type** _New(int row,int col)
{
    Type **p = new Type*[row];
    assert(NULL != p); //C++一般不用断言，而是使用异常机制
    for (int i = 0; i<row; ++i)
    {
        p[i] = new Type[col];
        assert(NULL != p[i]);
    }
    return p;
}

void _Assign(Type **p, int row, int col)
{
    for (int i = 0; i< row; ++i)
    {
        for (int j = 0; j < col; ++j)
        {
            p[i][j] = i + j;
        }
    }
}

void _Print(Type **p, int row, int col)
{
    for (int i = 0; i< row; ++i)
    {
        for (int j = 0; j < col; ++j)
        {
            cout << p[i][j] << " ";
        }
        cout << endl;
    }
}

void _Delete(Type **p, int row)
{
    for (int i = 0; i<row; ++i)
    {
        delete []p[i];
    }
    delete []p;
}
int main()
{
    Type **p = _New(ROW,COL);
    _Assign(p,ROW,COL);
    _Print(p, ROW, COL);
    _Delete(p, ROW);
    return 0;
}

C++的常用做法

在C++里面开辟二维数组，实际上没有上面那么麻烦。在看懂下面代码之前，需要向理解下面的思想。

数组的首元数是谁，指向数组首元素的指针真么写？

对于一维数组，如下图，首元素就是整型。整型数组首元素的地址就是int*。所以一维数组接收地址就是一个整型指针int*。

对于二维数组，必然涉及到行和列，他的首元素就不再是其中单独一行的某一个元数，而是整体一行，首元素的地址就是（一维数组的地址）int**。所以二位数组接收地址就是int**,也就是说需要使用int**指向首元素，因为首元素是一维数组，数组是int*类型。

二维数组代码演示

#include<iostream>
#include<assert.h>
using namespace std;
#define Type int
#define ROW 3
#define COL 4

//定义数组指针类型
typedef Type(*Ar)[COL];
Ar _New()
{
    Ar p= new Type[ROW][COL];
    return p;
}

void _Assign(Ar p, int row, int col)
{
    for (int i = 0; i< row; ++i)
    {
        for (int j = 0; j < col; ++j)
        {
            p[i][j] = i + j;
        }
    }
}

void _Print(Ar p, int row, int col)
{
    for (int i = 0; i< row; ++i)
    {
        for (int j = 0; j < col; ++j)
        {
            cout << p[i][j] << " ";
        }
        cout << endl;
    }
}

void _Delete(Ar p)
{
    delete []p;
}
int main()
{
    Ar p = _New();
    _Assign(p,ROW,COL);
    _Print(p, ROW, COL);
    _Delete(p);
    return 0;
}

三维数组代码演示

#include<iostream>
#include<assert.h>
using namespace std;
#define Type int
#define ROW 3
#define COL 4
#define Z 5

//定义数组指针类型
typedef Type(*Ar)[ROW][COL];
Ar _New()
{
    Ar p = new Type[Z][ROW][COL];
    return p;
}

void _Assign(Ar p, int row, int col, int z)
{
    static int count = 0;
    for (int i = 0; i < row; ++i)
    {
        for (int j = 0; j < col; ++j)
        {
            for (int k = 0; k < z; ++k)
            {
                p[i][j][k] = ++count;
                cout.width(5);
                cout.flags(ios::left);
                cout << p[i][j][k] << " ";
            }
            cout << endl;
        }
        cout << endl;
    }
}

void _Print(Ar p, int row, int col, int z)
{
    for (int k = 0; k < z; ++k)
    {
        for (int i = 0; i < row; ++i)
        {
            for (int j = 0; j < col; ++j)
            {
                cout.width(5);
                cout.flags(ios::left);
                cout << p[i][j][k] << " ";
            }
            cout << endl;
        }
        cout << endl;
    }
}

void _Delete(Ar p)
{
    delete[]p;
}
int main()
{
    Ar p = _New();
    _Assign(p, ROW, COL, Z);
    _Print(p, ROW, COL, Z);
    _Delete(p);
    return 0;
}