创建一个连续的动态矩阵

Question

数组具有作为连续内存块的良好特性。当使用new 为数组分配内存时，它会返回一个指向连续 内存块的指针。但是，如果我使用new 分配一个矩阵，像这样：

#include <iostream> //std::cin

int main()
{
    int n, m;
    std::cin >> n >> m;
    int** mat = new int*[n];
    for (int i = 0; i < n; i++)
        mat[i] = new int[m];
    //use the matrix in some way
    for (int i = 0; i < n; i++)
        delete[] mat[i];
    delete[] mat;
    return 0;
}

这可行，但mat 不指向大小为n * m * sizeof(int) 的连续块。我怎样才能在 C++ 中做到这一点？我只是遵守最新标准（即 C++17），仅此而已。我想要一个不涉及 STL 容器或外部库的答案。

请不要回答有关 C 的问题，因为在 C99 和 C11 中使用可变长度数组很容易做到这一点：

#include <stdio.h> //scanf
#include <stdlib.h> //malloc, free

int main()
{
    int n, m;
    scanf("%d %d", &n, &m);
    //int mat[n][m]; VLA, but I want dynamic
    int (*mat)[m] = malloc(n * sizeof *mat);
    //use the matrix in some way;
    free(mat);
    return 0;
}

Answer 1

这是你正在做的，几乎完全一样，但没有不连续的记忆：

#include <iostream> //std::cin
#include <memory>

int main()
{
    int n, m;
    std::cin >> n >> m;
    auto matrix_data = std::make_unique<int[]>(n * m);
    auto mat = std::make_unique<int[]>(n);
    for(int i = 0; i < n; i++) { mat[i] = matrix_data.get() + i * m; }

    // Use the matrix in some way

    // No need to free anything - we're using smart pointers.

    // No need to return 0 from main - that's the default
}

注意事项：

1. 这仍然是丑陋的代码...您最好创建一个适当的矩阵类，或者更好的是 - 使用其他人的实现。
2. 最好遵循@Someprogrammerdude 的建议并使用算术而不是指针数组。

Answer 2

我还是不知道你具体要求什么。要将矩阵元素存储在连续位置，只需将内存分配为一维动态数组即可。两个基本选项已经讨论过了，要么使用向量：

std::vector<int> mat(m * n);

或者，如果它的内存开销对您来说很重要，请使用唯一指针：

auto mat = std::make_unique<int[]>(m * n);

然后，要访问具有i 行索引和j 列索引的元素，只需使用：

a_i_j = mat[i * n + j];

假设m 是行数，n 是列数。此公式以所谓的 row-major 顺序存储元素。如果您需要 column-major 顺序，请切换到：

a_i_j = mat[j * m + i];

当然，整个方法最好封装在一个带有一些 getter 运算符 mat(i, j); 的类中。