二維數組定義以及動態分配空間

下面三種定義形式怎麼理解？怎麼動態分配空間？
(1)、int **Ptr;
(2)、int *Ptr[ 5 ]; 我更喜歡寫成 int* Prt[5];
(3)、int ( *Ptr )[ 5 ];

此文引自網上，出處不詳，但是覺得非常好。略改了一點。

多維陣列一向很難，一般都採用一維數組，但是一旦要用到還真是頭疼。 閑話少說，這裡我就以三個二維數組的比較來展開討論：
(1)、int **Ptr;
(2)、int *Ptr[ 5 ]; 我更喜歡寫成 int* Prt[5];
(3)、int ( *Ptr )[ 5 ];
以上三例都是整數的二維數組，都可以用形如 Ptr[ 1 ][ 1 ] 的 方式訪問其內容；但它們的差別卻是很大的。下面我從四個方面對它們進行討論：
     一、內容：
        它們本身都是指標，它們的最終內容都是整數。注意我這裡說的是最終內容，而不是中間內容，比如你寫 Ptr[ 0 ]，對於三者來說，其內容都是一個整數指標，即 int *；Ptr[1][1] 這樣的形式才是其最終內容。
     二、意義：
        (1)、int **Ptr 表示指向"一群"指向整數的指標的指標。
        (2)、int *Ptr[ 5 ] 表示指向 5 個指向整數的指標的指標,或者說Ptr有5個指向"一群"整數的指標，Ptr是這5個指標構成的數組的地址。
        (3)、int ( *Ptr )[ 5 ] 表示指向"一群"指向 5 個整數數組的指標的指標。
     三、所佔空間：
        (1)、int **Ptr 和 (3)、int ( *Ptr )[ 5 ] 一樣，在32位平台裡，都是4位元組，即一個指標。
        但 (2)、int *Ptr[ 5 ] 不同，它是 5 個指標，它佔5 * 4 = 20 個位元組的記憶體空間。
     四、用法：
        (1)、int **Ptr
        因為是指標的指標，需要兩次記憶體配置才能使用其最終內容。首 先，Ptr = ( int ** )new int *[ 5 ]；這樣分配好了以後，它和(2)的意義相同了；然後要分別對 5 個指標進行記憶體配置，例如：
   Ptr[ 0 ] = new int[ 20 ]; 

　　它表示為第 0 個指標分配 20 個整數，分配好以後， Ptr[ 0 ] 為指向20個整數的數組。這時可以使用下標用法 Ptr[ 0 ][ 0 ] 到Ptr[ 0 ][ 19 ] 了。
       如果沒有第一次記憶體配置，該 Ptr 是個"野"指標，是不能使用的，如果沒有第二次記憶體配置，則 Ptr[ 0 ] 等也是個"野"指標，也是不能用的。當然，用它指向某個已經定義的地址則是允許的，那是另外的用法（類似於"借雞生蛋"的做法），這裡不作討論（下同）。

 

例子：

C語言：

//動態分配二維數組空間
{
   m_iHight=10;//二維數組的高度
　m_i;//二維數組的寬度
//動態分配一個二維數組m_ppTable記憶體空間
//其類型為int
   //m_ppTable指向該數組
   int **m_ppTable;
   m_ppTable=new int *[m_iHight];

//動態分配m_iHight個類型為int *的記憶體空間
//分配的是行地址空間
   for(int i=0;i
            m_ppTable[i]= new int[m_iWidth];

   //動態分配m_iWidth個類型為int的記憶體空間
//分配的是某行的數值空間
}
//由此分配的二維數組空間並非是連續的
//可以使用m_ppTable[row][col]來給該二維數組賦值
//其中 0<=row
//釋放所分配的記憶體空間
{
    for(int i=0;i
       delete[m_iWidth]m_ppTable[i]; //以行為單位釋放數值空間
    delete [m_iHight]m_ppTable;      //釋允許存取地址空間
}

int **a;
a=(int **)calloc(sizeof(int *),n);
for (i=0;i   a[i]=(int *)calloc(sizeof(int),n);
這樣就可以了
使用的時候就和普通的二維數組一樣
最後用
for(i=0;i   cfree(a[i]);
cfree(a);釋放記憶體
就可以了
       (2)、int *Ptr[ 5 ]
       這樣定義的話，編譯器已經為它分配了 5 個指標的空間，這相當於(1)中的第一次記憶體配置。根據對(1)的討論可知，顯然要對其進行一次記憶體配置的。否則就是"野"指標。
       (3)、int ( *Ptr )[ 5 ]
       這種定義我覺得很費解，不是不懂，而是覺得理解起來特別吃力，也許是我不太習慣這樣的定義吧。怎麼描述它呢？它的意義是"一群" 指標，每個指標都是指向一個 5 個整數的數組。

　　如果想分配 k 個指標，這樣寫： Ptr = ( int ( * )[ 5 ] ) new int[ 5 * k ]。

　　這是一次性的記憶體配置。分配好以後，Ptr 指向一片連續的地址空間，
　　其中 Ptr[ 0 ] 指向第 0 個 5 個整數數組的首地址，Ptr[ 1 ] 指向第1個5個整數數組的首地址。
    綜上所述，我覺得可以這樣理解它們：
    int ** Ptr &lt;==> int Ptr[ x ][ y ];
    int *Ptr[ 5 ] <==> int Ptr[ 5 ][ x ];
    int ( *Ptr )[ 5 ] <==> int Ptr[ x ][ 5 ];
    這裡 x 和 y 是表示若干的意思。

 

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1. C語言動態分配二維數組
(1)已知第二維
Code-1
char (*a)[N];//指向數組的指標
a = (char (*)[N])malloc(sizeof(char *) * m);
printf("%d\n", sizeof(a));//4，指標
printf("%d\n", sizeof(a[0]));//N，一維數組
free(a);

(2)已知第一維
Code-2
char* a[M];//指標的數組
int i;
for(i=0; i<M; i++)
a[i] = (char *)malloc(sizeof(char) * n);
printf("%d\n", sizeof(a));//4*M，指標數組
printf("%d\n", sizeof(a[0]));//4，指標
for(i=0; i<M; i++)
   free(a[i]);

(3)已知第一維，一次分配記憶體(保證記憶體的連續性)
Code-3
char* a[M];//指標的數組
int i;
a[0] = (char *)malloc(sizeof(char) * M * n);
for(i=1; i<M; i++)
a[i] = a[i-1] + n;
printf("%d\n", sizeof(a));//4*M，指標數組
printf("%d\n", sizeof(a[0]));//4，指標
free(a[0]);

(4)兩維都未知
Code-4
char **a;
int i;
a = (char **)malloc(sizeof(char *) * m);//分配指標數組
for(i=0; i<m; i++)
{
a[i] = (char *)malloc(sizeof(char) * n);//分配每個指標所指向的數組
}
printf("%d\n", sizeof(a));//4，指標
printf("%d\n", sizeof(a[0]));//4，指標
for(i=0; i<m; i++)
{
free(a[i]);
}
free(a);

(5)兩維都未知，一次分配記憶體(保證記憶體的連續性)
Code-5
char **a;
int i;
a = (char **)malloc(sizeof(char *) * m);//分配指標數組
a[0] = (char *)malloc(sizeof(char) * m * n);//一次性分配所有空間
for(i=1; i<m; i++)
{
a[i] = a[i-1] + n;
}
printf("%d\n", sizeof(a));//4，指標
printf("%d\n", sizeof(a[0]));//4，指標
free(a[0]);
free(a);

2.C++動態分配二維數組
(1)已知第二維
Code-6
char (*a)[N];//指向數組的指標
a = new char[m][N];
printf("%d\n", sizeof(a));//4，指標
printf("%d\n", sizeof(a[0]));//N，一維數組
delete[] a;

(2)已知第一維
Code-7
char* a[M];//指標的數組
for(int i=0; i<M; i++)
   a[i] = new char[n];
printf("%d\n", sizeof(a));//4*M，指標數組
printf("%d\n", sizeof(a[0]));//4，指標
for(i=0; i<M; i++)
   delete[] a[i];

(3)已知第一維，一次分配記憶體(保證記憶體的連續性)
Code-8
char* a[M];//指標的數組
a[0] = new char[M*n];
for(int i=1; i<M; i++)
a[i] = a[i-1] + n;
printf("%d\n", sizeof(a));//4*M，指標數組
printf("%d\n", sizeof(a[0]));//4，指標
delete[] a[0];

(4)兩維都未知
Code-9
char **a;
a = new char* [m];//分配指標數組
for(int i=0; i<m; i++)
{
a[i] = new char[n];//分配每個指標所指向的數組
}
printf("%d\n", sizeof(a));//4，指標
printf("%d\n", sizeof(a[0]));//4，指標
for(i=0; i<m; i++)
delete[] a[i];
delete[] a;

(5)兩維都未知，一次分配記憶體(保證記憶體的連續性)
Code-10
char **a;
a = new char* [m];
a[0] = new char[m * n];//一次性分配所有空間
for(int i=1; i<m; i++)
{
a[i] = a[i-1] + n;//分配每個指標所指向的數組
}
printf("%d\n", sizeof(a));//4，指標
printf("%d\n", sizeof(a[0]));//4，指標
delete[] a[0];
delete[] a;

多說一句：new和delete要注意配對使用，即有多少個new就有多少個delete，這樣才可以避免記憶體流失！

 

3.靜態二維數組作為函數參數傳遞
如果採用上述幾種方法動態分配二維數組，那麼將對應的資料類型作為函數參數就可以了。這裡討論靜態二維數組作為函數參數傳遞，即按照以下的調用方式：
int a[2][3];
func(a);
C語言中將靜態二維數組作為參數傳遞比較麻煩，一般需要指明第二維的長度，如果不給定第二維長度，則只能先將其作為一維指標傳遞，然後利用二維數組的線性儲存特性，在函數體內轉化為對指定元素的訪問。
首先寫好測試代碼，以驗證參數傳遞的正確性：
(1)給定第二維長度
Code-11
void func(int a[][N])
{
printf("%d\n", a[1][2]);
}

(2)不給定第二維長度
Code-12
void func(int* a)
{
printf("%d\n", a[1 * N + 2]);//計算元素位置
}

注意：使用該函數時需要將二維數組首地址強制轉換為一維指標，即func((int*)a);

1. C語言動態分配二維數組
(1)已知第二維
Code-1
char (*a)[N];//指向數組的指標
a = (char (*)[N])malloc(sizeof(char *) * m);
printf("%d\n", sizeof(a));//4，指標
printf("%d\n", sizeof(a[0]));//N，一維數組
free(a);
(2)已知第一維
Code-2
char* a[M];//指標的數組
int i;
for(i=0; i<M; i++)
a[i] = (char *)malloc(sizeof(char) * n);
printf("%d\n", sizeof(a));//4*M，指標數組
printf("%d\n", sizeof(a[0]));//4，指標
for(i=0; i<M; i++)
   free(a[i]);
(3)已知第一維，一次分配記憶體(保證記憶體的連續性)
Code-3
char* a[M];//指標的數組
int i;
a[0] = (char *)malloc(sizeof(char) * M * n);
for(i=1; i<M; i++)
a[i] = a[i-1] + n;
printf("%d\n", sizeof(a));//4*M，指標數組
printf("%d\n", sizeof(a[0]));//4，指標
free(a[0]);
(4)兩維都未知
Code-4
char **a;
int i;
a = (char **)malloc(sizeof(char *) * m);//分配指標數組
for(i=0; i<m; i++)
{
a[i] = (char *)malloc(sizeof(char) * n);//分配每個指標所指向的數組
}
printf("%d\n", sizeof(a));//4，指標
printf("%d\n", sizeof(a[0]));//4，指標
for(i=0; i<m; i++)
{
free(a[i]);
}
free(a);
(5)兩維都未知，一次分配記憶體(保證記憶體的連續性)
Code-5
char **a;
int i;
a = (char **)malloc(sizeof(char *) * m);//分配指標數組
a[0] = (char *)malloc(sizeof(char) * m * n);//一次性分配所有空間
for(i=1; i<m; i++)
{
a[i] = a[i-1] + n;
}
printf("%d\n", sizeof(a));//4，指標
printf("%d\n", sizeof(a[0]));//4，指標
free(a[0]);
free(a);

2.C++動態分配二維數組
(1)已知第二維
Code-6
char (*a)[N];//指向數組的指標
a = new char[m][N];
printf("%d\n", sizeof(a));//4，指標
printf("%d\n", sizeof(a[0]));//N，一維數組
delete[] a;
(2)已知第一維
Code-7
char* a[M];//指標的數組
for(int i=0; i<M; i++)
   a[i] = new char[n];
printf("%d\n", sizeof(a));//4*M，指標數組
printf("%d\n", sizeof(a[0]));//4，指標
for(i=0; i<M; i++)
   delete[] a[i];
(3)已知第一維，一次分配記憶體(保證記憶體的連續性)
Code-8
char* a[M];//指標的數組
a[0] = new char[M*n];
for(int i=1; i<M; i++)
a[i] = a[i-1] + n;
printf("%d\n", sizeof(a));//4*M，指標數組
printf("%d\n", sizeof(a[0]));//4，指標
delete[] a[0];
(4)兩維都未知
Code-9
char **a;
a = new char* [m];//分配指標數組
for(int i=0; i<m; i++)
{
a[i] = new char[n];//分配每個指標所指向的數組
}
printf("%d\n", sizeof(a));//4，指標
printf("%d\n", sizeof(a[0]));//4，指標
for(i=0; i<m; i++)
delete[] a[i];
delete[] a;
(5)兩維都未知，一次分配記憶體(保證記憶體的連續性)
Code-10
char **a;
a = new char* [m];
a[0] = new char[m * n];//一次性分配所有空間
for(int i=1; i<m; i++)
{
a[i] = a[i-1] + n;//分配每個指標所指向的數組
}
printf("%d\n", sizeof(a));//4，指標
printf("%d\n", sizeof(a[0]));//4，指標
delete[] a[0];
delete[] a;
多說一句：new和delete要注意配對使用，即有多少個new就有多少個delete，這樣才可以避免記憶體流失！

3.靜態二維數組作為函數參數傳遞
如果採用上述幾種方法動態分配二維數組，那麼將對應的資料類型作為函數參數就可以了。這裡討論靜態二維數組作為函數參數傳遞，即按照以下的調用方式：
int a[2][3];
func(a);
C語言中將靜態二維數組作為參數傳遞比較麻煩，一般需要指明第二維的長度，如果不給定第二維長度，則只能先將其作為一維指標傳遞，然後利用二維數組的線性儲存特性，在函數體內轉化為對指定元素的訪問。
首先寫好測試代碼，以驗證參數傳遞的正確性：
(1)給定第二維長度
Code-11
void func(int a[][N])
{
printf("%d\n", a[1][2]);
}
(2)不給定第二維長度
Code-12
void func(int* a)
{
printf("%d\n", a[1 * N + 2]);//計算元素位置
}
注意：使用該函數時需要將二維數組首地址強制轉換為一維指標，即func((int*)a);

 

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