在 C++ 11 中创建动态二维矩阵的好方法

Question

我已经知道如何使用new 创建动态二维矩阵并使用delete 释放它。由于 C++ 11 具有许多新的内存特性，例如 unique_ptr、array 容器等；什么是创建二维矩阵的好方法，这样就不需要使用delete 运算符显式释放矩阵？

Answer 1

最简单的方法之一是使用向量的向量

const int N = 10;
const int M = 10;
vector<vector<int>> matrix2d(N, vector<int>(M, 0)); // 10x10 zero-initialized matrix
matrix2d[0][0] = 42;

您当然可以使用单个向量并将其包装到访问器类中

vector<int> matrix(N * M, 0) // Ditto as above, but needs stride-aware accessors

为了完整起见，我将在此处发布一个小示例

template <typename T>
class Matrix2D {
    std::vector<T> data;
    unsigned int sizeX, sizeY;
public:
    Matrix2D (unsigned int x, unsigned int y)
        : sizeX (x), sizeY (y) {
        data.resize (sizeX*sizeY);
    }

    T& operator()(unsigned int x, unsigned int y) {
        if (x >= sizeX || y>= sizeY)
            throw std::out_of_range("OOB access"); // Throw something more appropriate
        return data[sizeX*y + x]; // Stride-aware access
    }
};

Live Example

或者也许将您的方式与smart pointer 结合起来。请注意，应谨慎使用vector<vector<int>> 方法，因为向量是相互独立的，并且没有强制要求它们应保持其大小固定。

Answer 2

我强烈建议使用GSL 中的array_view，它最终将成为标准的一部分。

#include <array>
#include <vector>
#include "array_view.h" // must be manually imported until standardization

int main()
{
    std::array<int, 10>  arr{}; // 10 ints on the stack
    std::vector<int>  vec{12}; // 12 ints on the heap
    auto a = gsl::array_view<int, 2>{{2, 5}, arr}; // 2D, 2x5 matrix
    auto b = gsl::array_view<int, 3>{{3, 2, 2}, vec}; // 3D, 3x2x2 matrix
    auto c = gsl::array_view<int>{vec}; // 1D, spans from `begin()` to `end()`
    a[{0,3}] += b[{0,1,1}] * -c[2]; // access syntax
}

注意array_view 在它查看的范围的整个生命周期内无法控制。详情请参阅here。

编辑：

array_view 已死，因为它在处理具有零成本抽象的多维数组时变得过于复杂。您应该改用GSL 中的span。

有关跨度的更多信息，请参阅this。

Answer 3

基于上述答案，我找到了一种创建矩阵的简单方法，尽管不使用 C++11 功能。这是一个插图。

#include <iostream>
#include <vector>

using namespace std; 

typedef vector<vector<int>> Matrix2D;
typedef vector<Matrix2D> Matrix3D;

Matrix2D my_arr;

int main()
{
    const size_t N = 9;

    for(unsigned s = 4; s <= N; s++)
    {       
        my_arr.resize(s);
        for(unsigned i = 0; i < s; i++)
            my_arr[i].resize(s,s);

        for(unsigned i = 0; i < s; i++)
        {
            for(unsigned j = 0; j < s; j++)
                cout << my_arr[i][j] << " ";
            cout << endl;
        }

        cout << "\n\n";
    }
    return 0;
}