C++ 使用new创建二维数组

本文深入探讨C++中一维和二维数组的内存分配与管理,包括静态和动态数组的创建、初始化以及释放,特别关注二维数组在不同声明方式下对内存布局的影响,以及对prefetch机制的触发条件。
#include <iostream>
using namespace std;
void main()
{
//用new创建一个二维数组,有两种方法,是等价的
//一:
int (*p)[10] = new int[5][10];
//二:
int **p = new int* [5];
for(int i=0;i <5;i++)
p[i] = new int[10];
}

以上是一般的程序,需要注意的是,内存空间的划分是5行10列,但是p的维度是按照列,而不是按照行声明的。

在自己编写benchmark,运行在cpu上时,预期是声明16*128的数组,这样每行是128*4 (因为int 4byte)= 512 byte。通过每次间隔128byte读取,唤醒prefetch机制。

但是一开始错误的声明为了new int [128][16],这样第一次读取[32][0],第二次读取[64][0],并不是间隔32*4byte,而是间隔32*4*16=2K的空间。

 

一维数组

  1. 静态 int array[100];   定义了数组array,并未对数组进行初始化
  2. 静态 int array[100] = {1,2};  定义并初始化了数组array
  3. 动态 int* array = new int[100];  delete []array;  分配了长度为100的数组array 
  4. 动态 int* array = new int[100]{1,2};  delete []array; 为长度为100的数组array初始化前两个元素

二维数组

  1. 静态 int array[10][10];  定义了数组,并未初始化
  2. 静态 int array[10][10] = { {1,1} , {2,2} };  数组初始化了array[0][0,1]及array[1][0,1]
  3. 动态 int (*array)[n] = new int[m][n]; delete []array;  // in c++11: auto array = new int[m][n]
  4. 动态 int** array = new int*[m]; for(i) array[i] = new int[n];  for(i) delete []array[i]; delete []array;    多次析构
  5. 动态 int* array = new int[m*n];  delete []array;      数组按行存储
  6. 注意这种方式不可用: int **array = new int[m][n];
<think>好的,我现在要回答用户关于如何在C++使用new操作符创建二维数组的问题。首先,我需要回忆一下C++中动态内存分配的相关知识,特别是二维数组创建方法。 用户的问题是如何使用new创建二维数组。在C++中,二维数组可以看作是一个数组的数组,即每个元素本身也是一个数组。使用new操作符动态分配内存时,通常需要分步骤进行:首先分配行的指针数组,然后为每一行分配列的空间。 首先,我想到的是基本的步骤。例如,对于一个int类型的二维数组,行数为rows,列数为cols。首先使用new int*[rows]来创建一个指向指针的数组,每个指针将指向一行。然后,对于每一行,再使用new int[cols]来分配列的空间。这样,二维数组的结构就建立起来了。 接下来,需要考虑内存释放的问题。因为使用new分配的内存必须手动释放,否则会导致内存泄漏。释放的顺序应该是先释放每一行的内存,再释放指向行的指针数组。这需要先循环遍历每一行,使用delete[],然后再delete[]整个指针数组。 然后,我需要考虑是否有其他方法,比如使用单个new操作符来分配连续的内存空间。这种方法可能更高效,因为内存是连续的,可能对缓存更友好。例如,可以一次性分配rows * cols个元素的空间,然后通过计算索引来访问元素,如arr[i*cols + j]。不过这种方法在语法上并不是真正的二维数组,但可以模拟类似的效果。 另外,用户可能想知道如何初始化这个二维数组。例如,可以在分配内存后,使用嵌套循环为每个元素赋值。或者,如果使用C++11或更高版本,可以使用统一的初始化语法,但动态分配的数组可能不支持这种语法,需要逐个元素初始化。 还需要注意异常安全的问题。如果在分配过程中某一行分配失败,需要妥善处理已分配的内存,避免泄漏。但在实际应用中,这可能比较复杂,通常假设内存足够,或者使用智能指针来管理资源。不过根据用户的问题,可能暂时不需要涉及智能指针,但可以提到这是一种更安全的做法,比如使用std::unique_ptr来管理内存。 然后,我需要检查是否有相关的引用内容可以支持回答。查看提供的引用,引用[1]提到C++模板,引用[4]提到使用std::unique_ptr代替旧指针,引用[5]提到初始化哈希表。虽然这些引用不直接涉及二维数组创建,但可以引用[4]关于使用unique_ptr的建议,建议在现代C++中优先使用智能指针来管理动态内存,以避免内存泄漏。 接下来,我需要组织回答的结构,按照步骤逐步说明如何创建使用和释放二维数组。同时,要给出代码示例,并确保代码语法正确,符合用户的要求,即独立公式使用$$...$$,但代码块可能不需要,因为用户的问题是关于代码实现的。在代码中使用正确的语法,比如正确的new和delete用法。 可能的问题点:是否需要提到指针数组与连续内存的区别?比如,指针数组的方式允许每行有不同的长度,这在创建不规则数组时有用,而连续内存的方式则要求所有行的长度相同。这也是一个需要注意的地方,可以提及。 最后,生成相关问题,比如如何释放内存,如何优化性能,或者如何使用智能指针来管理二维数组,以及二维数组的应用场景等。 总结步骤: 1. 使用new创建指针数组。 2. 为每个指针分配行数组。 3. 使用示例。 4. 释放内存的步骤。 5. 替代方法(连续内存)。 6. 使用智能指针的建议。 现在将这些步骤转化为清晰的中文回答,确保代码正确,并引用相关引用内容,如引用[4]建议使用unique_ptr。</think>要使用C++中的`new`操作符创建二维数组,可以按照以下步骤实现: ### 1. 分配行指针数组 首先创建一个指针数组,每个指针将指向一行的首地址: ```cpp int rows = 3, cols = 4; int** arr = new int*[rows]; // 分配行指针数组 ``` ### 2. 为每行分配列空间 遍历每一行,为每行分配指定列数的内存: ```cpp for (int i = 0; i < rows; ++i) { arr[i] = new int[cols]; // 为第i行分配列空间 } ``` ### 3. 使用二维数组 通过嵌套循环访问元素: ```cpp arr[0][1] = 5; // 赋值示例 cout << arr[1][2]; // 访问示例 ``` ### 4. 释放内存 按**逆序**释放内存(先释放每行,再释放行指针数组): ```cpp for (int i = 0; i < rows; ++i) { delete[] arr[i]; // 释放第i行 } delete[] arr; // 释放行指针数组 ``` ### 替代方法:连续内存分配 若需要内存连续(提升缓存效率): ```cpp int* flat = new int[rows * cols]; // 一次性分配所有空间 // 通过计算偏移量访问元素:flat[i*cols + j] delete[] flat; // 只需一次释放 ``` ### 使用智能指针(推荐) 结合`std::unique_ptr`可自动管理内存,避免泄漏(符合C++现代编码规范[^4]): ```cpp #include <memory> auto arr = std::make_unique<int*[]>(rows); for (int i=0; i<rows; ++i) { arr[i] = std::make_unique<int[]>(cols); } // 无需手动释放 ```
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