在 C++ 中，一个类是否有可能拥有一个成员，该成员是一个多维数组，其维度和范围直到运行时才知道？

Question

我最初问过 using nested std::array to create an multidimensional array without knowing dimensions or extents until runtime 但这有 The XY Problem 试图用 std::array 完成它。

问题 One-line initialiser for Boost.MultiArray 和 How do I make a multidimensional array of undetermined size a member of a class in c++? 及其答案提供了一些有用的信息，如何使用 Boost::MultiArray 避免在运行时需要知道维度的范围，但未能演示如何拥有一个类成员可以存储一个数组（在运行时创建），其维度和范围直到运行时才知道。

Answer 1

是的。具有单个指针成员。

一个n多维数组实际上是一个指针。所以你可以分配一个动态的 n 数组并进行强制转换，并将这个数组放在成员指针中。

你的班级应该是这样的

int * holder;

void setHolder(int* anyArray){
  holder = anyArray;
}

使用：

int *** multy = new int[2][1][56];
yourClass.setHolder((int*)multy);

Answer 2

避免使用多维数组：

template<typename T>
class Matrix
{
    public:
    Matrix(unsigned m, unsigned n)
    :   n(n), data(m * n)
    {}

    T& operator ()(unsigned i, unsigned j)  {
        return data[ i * n + j ];
    }

    private:
    unsigned n;
    std::vector<T> data;
};

int main()
{
    Matrix<int> m(3, 5);
    m(0, 0) = 0;
    // ...
    return 0;
}

3D 访问（在适当的 3D 矩阵中）将是：

T& operator ()(unsigned i, unsigned j, unsigned k)  { 
    // Please optimize this (See @Alexandre C) 
    return data[ i*m*n + j*n + k ]; 
}

获取任意维度和范围将遵循该方案并添加重载（和维度/范围信息）和/或利用可变参数模板。

您可以在上面避免很多维度（即使在 C++11 中）并用 std::vector 替换参数。例如：T& 运算符（std::vector 索引）。 每个维度（除了最后一个维度）都有一个存储在向量 n 中的扩展（作为上面二维示例中的第一个维度）。

Answer 3

您至少可以通过两种方式解决问题，具体取决于您的喜好。首先 - 你不需要 Boost 库，你可以自己做。

class array{
   unsigned int dimNumber;
   vector<unsigned int> dimSizes;

   float *array;

   array(const unsigned int dimNumber, ...){
     va_list arguments;
     va_start(arguments,dimNumber);
     this->dimNumber = dimNumber;
     unsigned int totalSize = 1;
     for(unsigned int i=0;i<dimNumber;i++)
     {
        dimSizes.push_back(va_arg(arguments,double));
        totalSize *= dimSizes[dimSizes.size()-1];
     }
     va_end(arguments);
     array = new float[totalSize]; 
   };

   float getElement(unsigned int dimNumber, ...){
     va_list arguments;
     va_start(arguments,dimNumber);
     unsgned int elementPos = 0, dimAdd = 1;
     for(unsigned int i=0;i<dimNumber;i++)
     {
        unsigned int val = va_arg(arguments,double);
        elementPos += dimAdd * val;
        dimAdd *= dimsizes[i];
     }
     return array[elementPos]
   };
};

设置元素值是相同的，您只需要指定新值。当然你可以使用任何你想要的类型，而不仅仅是浮点数……当然记得delete[]析构函数中的数组。

我还没有测试过代码（只是从内存直接写下来），所以计算位置可能会出现一些问题，但我相信如果你遇到它们，你会修复它们。这段代码应该会给你大致的想法。

第二种方法是创建一个dimension 类，该类将存储一个vector<dimension*>，该vector<dimension*> 将存储子维度。不过这里写的有点复杂，太长了。

Answer 4

您可以使用具有等量索引的一维数组来代替多维数组。我无法测试此代码，但我希望它能够工作或让您了解如何解决您的问题。您应该记住，从编译时开始就没有固定长度的数组应该通过malloc() 分配，否则您的代码可能无法在其他计算机上运行。 （也许你应该为下面的代码创建一个类array）

#include <malloc.h>

int* IndexOffset; //Array which contains how many indices need to be skipped per  dimension
int  DimAmount;   //Amount of dimensions
int  SizeOfArray = 1; //Amount of indices of the array

void AllocateArray(int* output,         //pointer to the array which will be allocated
                   int* dimLengths,     //Amount of indices for each dimension: {1D, 2D, 3D,..., nD}
                   int dimCount){       //Length of the array above

DimAmount = dimCount;
int* IndexOffset = (int*) malloc(sizeof(int) * dimCount);
int temp = 1;

for(int i = 0; i < dimCount; i++){

temp = temp * dimLengths[i];
IndexOffset[i] = temp; 

}


for(int i = 0; i < dimCount; i++){

SizeOfArray = SizeOfArray * dimLengths[i];

}

output = (int*)malloc(sizeof(int) * SizeOfArray);

}

要获取索引，请使用：

int getArrayIndex(int* coordinates //Coordinates of the wished index as an array (like dimLengths)
            ){

int index;
int temp = coordinates[0];

for(int i = 1; i < DimAmount; i++){

     temp = temp + IndexOffset[i-1] * coordinates[i];

}
index = temp;
return index;
}

当您不再需要您的阵列时，请记住free()：

for(int i = 0; i < SizeOfArray; i++){

    free(output[i]);

}
free(output);