c++中堆上的二维矩阵分配答案

【问题标题】：2D Matrix allocation on heap in c++c++中堆上的二维矩阵分配
【发布时间】：2011-12-02 20:07:19
【问题描述】：

我正在寻找一种在内存中连续元素在堆上分配 2D (m x n) 矩阵的方法。目前我知道有两种方法可以做到这一点：

第一种方法

int* M = new int[m * n];

亲：M 的大小可以动态确定。
Con：M 的索引有点麻烦。 (M[i * m + j])

第二种方法

typedef int dim[2];
dim* M = new dim[n];

专业人士：M 的索引正是我想要的。
Con：无法动态设置第一个维度 (m) 的大小。

问题

有没有办法在堆上动态分配一个二维矩阵，我可以用[i][j] 索引元素并且内存分配是连续的？

我知道为此使用一个类会很有意义，但我正在专门寻找一种如上所述的方法。

【问题讨论】：

当然，只需编写一个自定义IntArray2D 类，并使用适当的operator[] 返回一个重载operator[] 本身的代理。
您好 Woltan，我将始终使用您提到的第一种方法。使用索引可能看起来更尴尬。但这是你很快就会使用的东西。避免在第二种方法中使用指针的痛苦并保持简单。

标签： c++ matrix memory-management heap-memory

【解决方案1】：

你可以试试这个

int** M = new int*[m];
int *M_data = new int[m*n];

for(int i=0; i< m; ++i) 
{
    M[i] = M_data + i * n;
}

【讨论】：

我最喜欢这个答案，因为它很简单。问题的所有条件都满足。（连续的内存分配和索引）

【解决方案2】：

这是我在评论中提到的IntArray2D 类的最小版本：

class IntArray2D
{
    std::vector<int> data_;
    int height_;
    int width_;

public:

    IntArray2D(int height, int width)
    : data_(height * width), height_(height), width_(width) 
    {
    }

    int* operator[](int index)
    {
        return &data_[index * width_];
    }

    const int* operator[](int index) const
    {
        return &data_[index * width_];
    }
};

示例用法：

IntArray2D test(100, 10);
test[99][9] = 42;
int i = test[0][0];

您可能想要添加边界检查，并且要在两个维度上执行此操作，您需要返回适当的代理对象而不是指针。练习留给读者；-)

【讨论】：

【解决方案3】：

注意：请参阅下面的编辑了解如何做到这一点。我将保持原帖不变。

原帖

要使两种尺寸都动态且元素连续，除了第一种方法之外别无他法。（注意：查看编辑，有办法做到这一点，但使用 g++）

这样想：当你告诉编译器计算 array[i][j] 时，它会自动将其转换为：

*(array+i*m+j)

如果数组是静态的并且m（列数）是已知的。或者如果数组是二维的（type ** 类型）：

*(*(array+i)+j)

第二种情况是您通常如何处理二维数组，但数据不是连续的。这给你留下了第一个选择。现在在第一个选项中，在编译时，编译器必须知道m。如果你想在运行时设置m，编译器就无法计算i*m+j。

现在有办法解决这个问题。一种是使用您提到的类，它包含array = new type[n*m]; 并正确重载[] 运算符。另一种需要更多内存的方法（因此我个人不推荐）是采用第二个type ** 类型的数组，而不是将每个元素设置为new type[m]，而是将其设置为开头一维数组中的行数。

不过，底线是，您必须拥有new type[n*m]

编辑：使用 g++ 的方法

这来自下面的 cmets：

type *array_helper = new type[n*m];
type (*array)[m] = (type (*)[m])array_helper;

那么就可以使用数组了，元素是连续的。

我也试过了，效果很好

type array[n][m];

我打印了地址，专门检查了array[i][m-1]和array[i+1][0]，地址是连续的。

【讨论】：

在现代 C++ 中，您很少必须在您自己的代码中的任何位置使用new。
或者您可以将new[m*n] 的结果转换为(int(*)[m])，两全其美。你低估了编译器。
@Dave，这和写OP的第二种方法完全一样。问题是m 是动态设置的（它不是常量），因此(int *[m]) 是不可能的！
这完全是错误的。我写了一个示例程序pastebin.com/SMFRUM0c，它完全符合 OP 的要求。它在 g++ 上编译时没有警告。
@Dave，我刚刚尝试使用我的 g++，但出现错误。你确定你真的让m动态吗？试试这个代码：int m, n; cin >> n >> m; int *arr = new int[n*m]; for (int i = 0; i < n; ++i) for (int j = 0; j < m; ++j) arr[i*m+j] = i*m+j; int **arr2 = (int (*)[m])arr; for (int i = 0; i < n; ++i) for (int j = 0; j < m; ++j) cout << arr2[i][j] << endl; 对我来说，这不会编译并给出这个错误：cannot convert 'int (*)[(((unsigned int)(((int)m) + -0x000000001)) + 1)]' to 'int**' in initialization

【解决方案4】：

你想要一个指向(int-array)的指针：

 cin >> w >> h;
 int (*data)[w] = (int (*)[w])new int[w*h];
 for(int y=0;y<h;y++)
 for(int x=0;x<w;x++)
     data[y][x] = (w*y)+x;

【讨论】：

【解决方案5】：

根据 crazyjul 的回答，您只需分配一次内存即可。

int **arr = new int*[col*(row+1)];
for(int a=0; c<col; ++a){
    arr[a] = (int*)&arr[(a+1)*row];
}

【讨论】：

【解决方案6】：

类 C 伪代码：

int** M = new int*[m];
for(int i in 0..m-1) {
    M[i] = new int[n];
}

【讨论】：

@crazyjul，哎呀，对。在我看来，必须在内存一致性和索引方法之间做出选择

【解决方案7】：

使用 boost array、matrix 或 STL vector？

您的矩阵还有一件事：Why shouldn't my Matrix class's interface look like an array-of-array?

【讨论】：