【C++】细说C++中的数组之动态数组

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1. 前言

    上周，写了一篇《细说C++中的数组之静态数组》，今天讲述一下动态数组。

    数组是一种顺序存储的数据结构，在定义数组时，首先要确定数组的大小。静态数组在编译时就需要确定数组的大小，所以，为了防止内存溢出，我们尽量将数组定义的大一些，但是这样太过浪费内存。

     动态数组则不同，它不需要在编译时就确定大小，它的大小在程序运行过程中确定，所以可以根据程序需要而灵活的分配数组的大小，相比静态数组，它更“灵活”、“自由”。但是动态数组需要进行显式的内存释放。

2. 动态数组内存分配

       动态数组进行内存分配的格式为new T[size]，size可以不是常量表达式；如下面的例子所示。

int size = 10; //此处的size不是常量表达式。 int* Dynamic_Arr2 = new int[size]; //未初始化

      可以看出，虽然我们分配了一个动态数组，其实返回的是一个T类型的指针，指针指向的是数组的第一个元素，从这个角度来说，动态数组更像是指针。也是由于这种性质，导致了动态数组中size可以取0，即返回一个空指针，即分配一个空动态数组是合法的。同样的道理，返回的是一个指针，那么就不能使用begin或者end迭代器进行遍历。

3. 动态数组初始化

     上面的例子中，Dynamic_Arr2并未进行初始化，若想进行默认初始化，需要在数组后面加上一个小括号。

int* Dynamic_Arr3 = new int[size](); //默认的初始化；

     此时数组中的十个值都为0；

     也可以利用花括弧进行显式的初始化，例子如下；

string* Dynamic_Arr4 = new string[size]{"aa", "bb","cc", "dd", string(2, 'e') }; //显式的初始化

注意：显式地初始化时，元素数目不能大于数组大小。其次，显式初始化可能会因为编译器版本原因报错，笔者在VS2013与VS2017下进行测试，VS2013下在释放内存时出现内存错误。

4. 动态数组释放

      释放动态数组时，使用delete[ ] arr_name；即在数组名前加上一个中括弧；例如

delete [ ] Dynamic_Arr4；

      释放一个动态数组时，或者说是指向数组的指针时，空括号是必须的。它告诉编译器，指针指向一个数组的第一个元素。

     delete释放数组是逆序进行的，最后一个元素被最先释放，第一个元素最后一个被释放。

      使用动态数组时，一定要记得显式的释放内存，否则很容易出错，比如在一个大的工程中，某一个for循环中或者某个函数中申请了内存却没释放，当函数不断地被调用，这些申请过的内存会一直堆积，直到最后退出程序。这很可能造成非常大的麻烦。

比如下面两个函数；

void not_delete_fun() { int *arr_test = new int[10]; cout << arr_test << endl; //delete[] arr_test; } void delete_fun() { int *arr_test = new int[10]; cout << arr_test << endl; delete[] arr_test; }

     分别调用和释放两个函数三次，看看结果；

      可以看出，释放过内存后，每次数组申请的内存是一致的，未释放内存的函数，每次申请数组的内存是不一样的，说明这些数组申请的内存并不会自动释放，而是会随着程序运行一致累积。

4. 多维动态数组的内存申请

//-----------------多维数组内存申请-------------------// int MAX_NUM = 10; int COL_NUM = 5, ROW_NUM = 3; double *Arr3D = new double [MAX_NUM]; for (int i = 0; i < MAX_NUM; i++) { Arr3D[i] = new double *[ROW_NUM]; for (int j = 0; j < ROW_NUM; j++) { Arr3D[i][j] = new double[COL_NUM]; } }

       从上面可以看出，多维数组的申请与多维vector的定义类似，是一层一层的申请内存的，返回的是指向指针数组的指针。

       先依次声明维度的大小，然后从最低维度开始申请内存。先申请ROW_NUM个大小为COL_NUM的数组，将指向这些数组的首地址的指针传递到大小为ROW_NUM的数组中，构成一个新的数组，以此类推，完成内存申请。

      上面的例子中得到的是一个10层，3行，5列的数组。

5. 多维动态数组内存释放

     多维动态数组的释放是从最低维度开始的。先释放掉最低维度的一维数组，然后依次释放内存，直到释放掉最高维度。就跟一层一层的拆房子一样。

for (int i = 0; i < MAX_NUM; i++) { for (int j = 0; j < ROW_NUM; j++) { delete[] Arr3D[i][j]; } delete[] Arr3D[i]; } delete[] Arr3D;

6. 最后

       C++中还提供了allocator类进行动态数组的内存申请，大家可以根据需要自己学习。在此不做讲解。最后附上所有代码，需要的小伙伴可以自行使用。

#include 
  
    #include 
   
     using namespace std; void not_delete_fun() { int *arr_test = new int[10]; cout << arr_test << endl; //delete[] arr_test; } void delete_fun() { int *arr_test = new int[10]; cout << arr_test << endl; delete[] arr_test; } int main() { int *Dynamic_Arr1 = NULL; Dynamic_Arr1 = new int[10]; int size = 10; int *Dynamic_Arr2 = new int[size]; //未初始化; int *Dynamic_Arr3 = new int[size]{10,9,2,8,3,6,4}; //默认的初始化； string a = "ee"; string *Dynamic_Arr4 = new string[size]{"aa", "bb", "cc", "dd", string(1, 'e'), "aa", "bb", "cc", "dd", string(2, 'e')}; //显式的初始化 //string *Dynamic_Arr4 = new string[size]; //cout << Dynamic_Arr4[4] << endl; cout << "未释放内存的数组位置" << endl; for (int i = 0; i < 3; i++) { not_delete_fun(); } cout << "释放过内存的数组位置" << endl; for (int i = 0; i < 3; i++) { delete_fun(); } //-----------------多维数组内存申请-------------------// int MAX_NUM = 10; int COL_NUM = 5, ROW_NUM = 3; double *Arr3D = new double [MAX_NUM]; for (int i = 0; i < MAX_NUM; i++) { Arr3D[i] = new double *[ROW_NUM]; for (int j = 0; j < ROW_NUM; j++) { Arr3D[i][j] = new double[COL_NUM]; } } //cout << Arr3D[9][4][2] << endl; for (int i = 0; i < MAX_NUM; i++) { for (int j = 0; j < ROW_NUM; j++) { delete[] Arr3D[i][j]; } delete[] Arr3D[i]; } delete[] Arr3D; delete[] Dynamic_Arr1; delete[] Dynamic_Arr2; delete[] Dynamic_Arr3; delete[] Dynamic_Arr4; system("pause"); return 0; }