c++入門教程：c++中的動態數組

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C++的new操作符是該語言一個非常好的語法特性，然而實際使用中卻發現new操作符有不少限制，爲突出的一點便是用new操作符分配多維數組空間時，不能讓數組的每一維都動態可變。本文將對此提出一個簡單直觀的解決方案，在一個實際問題的簡化模型中加以說明，並以此釋清許多初學者對C++中new操作符與多維數組的誤區。

1. 問題的提出－－多維可變數組的實際用途
   　　下面是實際編程中遇到問題的一個簡化模型。ChessBoard是一個棋盤類，其中的m_board是用來保存棋盤上棋子信息的二維數組。DIMENSION是棋盤的尺寸或者維數，因爲要用於數組聲明，所以它必須是一個編譯期間可以確定其值的常量，這裏我們使用了無名枚舉。對於不同種類棋的棋盤大小是不同的，對於黑白棋，DIMENSION定義爲8，對於五子棋，DIMENSION應該爲15，而圍棋呢，又得是19。對此這段代碼採用了條件編譯來確定DIMENSION常量的值，以保證這段代碼具有較好的可重用性。

　　由於m_board必須是編譯期常量，於是在程序運行時刻m_board數組的大小是不可改變的。如果程序中要同時實現黑白棋、五子棋和圍棋就不能這樣來做了－－當然這樣有點誇張，不過就算光是圍棋也有9x9、13x13、19x19幾種棋盤，而且應當能讓用戶在程序運行時自由選擇。

class ChessBoard
　{
　　private:
　　　enum{
　　　　#ifdef OTHELLO
　　　　　DIMENSION=8 file://如果是黑白棋，棋盤大小爲8x8
　　　　#endif
　　　　#ifdef PENTE
　　　　　DIMENSION=15 file://如果是五子棋，棋盤大小爲15x15
　　　　#endif
　　　};

　　int m_boardDIMENSION;
　　　public:
　　　　/*其它成員函數
　　　　......
　　　*/
　}
對此我們必須用new操作符或者malloc函數在程序運行時刻爲m_board動態分配空間，由於new支持更多的C++特性，因此我們的程序採用了new操作符。

c++入門教程：c++中的動態數組

1. MSDN中用new申請多維數組的說明－－進一步認識new操作符
   　　下面的代碼摘自MSDN中的“new operator”，其中第二行在VC6.0中編譯將得到一個錯誤信息，對此MSDN中的說明是new操作符返回的類型爲float(*)25，即指向float25的指針（去掉最左邊的一維）。正確代碼應當如3、4行所示。
2. float *fp;
3. fp = new float10[10]; //錯誤信息:cannot convert from 'float ()25' to 'float '
4. float (*cp)25;
5. cp = new float10[10];
   參考此代碼我們來考慮我們的棋盤問題，照葫蘆畫瓢我們可以得到如下代碼：

int (*m_board)[DIMENSION]; //在類的成員變量中聲明

m_board = new intChangeable; //根據用戶選擇來確定相應的Changeable值
不難看出，由於仍然必須用編譯期常量DIMENSION來聲明數組，所以m_board數組只能有一維可變，這種方法對我們的問題是毫無用處的。

1. 解決方案
   　　這裏給出兩種解決方案，並對第二種方案給出具體代碼。

　　1). 我們可以申請大小爲XSIZE*YSIZE的一維數組，然後自己通過對xy下標換算來定位相應的存儲單元，代碼如下：

int p=new int[YSIZEXSIZE]; file://XSIZE和YSIZE應該定義爲常量
file://但是對於py的引用便成了語法錯誤，應該爲
p[yXSIZE + x]=y1000 + x;
這種方法最大的好處是數組維數可以自由確定，甚至可以動態確定，因爲都是轉換爲一維數組。但是它的最大的不便之處就是下標轉換的繁瑣，在多維數組的情況下更爲明顯。如下面這段代碼是一段檢驗下標轉換是否正確的程序，其輸出結果應該爲每個數組單元的地址都不相同，而且都落在“開始地址”和“結束地址”之間。

const int YSIZE=6;
　　const int XSIZE=7;
　　const int ZSIZE=9;
　　int p=new int[ YSIZEXSIZE*ZSIZE ];
　　file://但是對於py的引用便成了語法錯誤，應該爲
　　cout << (int)p << "開始地址n";
　　cout << ((int)p)+sizeof(int)YSIZEXSIZE*ZSIZE << "結束地址n";
　　for(int z=0;z＜ZSIZE;Z++){
　　　for(int y=0;y＜YSIZE;Y++){
　　　　for(int x=0;x＜XSIZE;X++){
　　　　　p[zYSIZEXSIZE+yXSIZE + x]=(z+1)1000+y*10 + x;
　　　　　cout << "當前單元地址：" << (int)&p[zYSIZEXSIZE+y*XSIZE + x]
　　　　　<< "----" << p[zYSIZEXSIZE+y*XSIZE + x] << "t";
　　　　}
　　　}
　　}
可以看到其中的數組p僅僅是一個三維數組的但是其下標轉換zYSIZEXSIZE+y*XSIZE+x已經相當繁瑣了，使用上的繁瑣常常會成爲程序中Bug的來源。因此這種方法對初學者並不適用，但它的靈活性與簡單性使我們不能忽視它。利用這種方法可以將多維數組封裝成一個通用類，不但可以動態改變數組每一維的大小，而且連數組的維數都可以動態改變（這個通用數組類正在筆者的計劃之中）。
　　2). 將多維數組當作多個一維數組。
　　這裏我們直接給出前面提出棋盤類問題的代碼，構造函數ChessBoard、析構函數~ChessBoard和輸出函數Output中分別對應給出了二維數組m_board的空間分配，空間釋放和單元引用的相關代碼。而且可以看出雖然這種方法需要用循環來分配、釋放空間並且需要額外的存儲空間，但從Output函數可以看到，它的使用與常規數組使用的語法是一致的，較上面的第一種方法繁瑣的下標轉換要方便得多。
　　由於代碼並不複雜，除了代碼中的註釋外，就不再另外詳細說明。雖然這裏給出的是二維數組，但也不難將其擴充到多維數組。

class ChessBoard{
　　　private:
　　　　const int DIMENSION;
　　　　int **m_board;
　　　public:
　　　　void Output();
　　　　～ChessBoard();
　　　　ChessBoard(int BoardSize);
　　};
　　ChessBoard::ChessBoard(int BoardSize=8):
　　DIMENSION(BoardSize){
　　m_board = new int*[DIMENSION]; //爲m_board數組分配空間
　　for(int y=0;y＜DIMENSION;Y++){
　　　m_board[y] = new int[DIMENSION];
　　　for(int x=0;x＜DIMENSION;X++){
　　　　m_boardy=0; file://對每個元素初始化
　　　}
　　}
　　}

　　ChessBoard::～ChessBoard(){ //釋放m_board的空間
　　　for(int y=0;y＜DIMENSION;Y++){
　　　　delete []m_board[y];
　　　}
　　　delete []m_board;
　　}

　　void ChessBoard::Output(){ //輸出所有元素，其訪問方法與常規數組一樣，無需下標轉換
　　　for(int y=0;y＜DIMENSION;Y++){
　　　　　for(int x=0;x＜DIMENSION;X++){
　　　　　　switch(m_boardy){
　　　　　　　　case 1: cout << "●"; break;
　　　　　　　　case 0: cout << " "; break;
　　　　　　　　case 2: cout << "○"; break;
　　　　　　}
　　　　　}
　　　}
　　}
敢於本次的c++入門教程有不清楚的地方可以留言哈，更多的c++入門教程也會持續更新！