二维数组的动态分配

本文介绍两种动态分配二维数组的方法:一种是使用malloc()分配不连续内存;另一种是使用malloc()分配连续内存。此外,还介绍了如何使用new()进行分配及释放。文章详细解释了每种方法的具体步骤,并给出了示例代码。

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1:使用malloc()进行分配

方法一:内存不连续    

假设数组元素的数据类型是int型,则动态分配二维数组的一般方法是这样:

    int **p = NULL; 

    p = (int **)malloc(nWidth * sizeof(int *));

if (!p)

        return NULL;

    for (int j = 0; j < nWidth; j++)

    {

        p[j] = (int*)malloc(nHeight * sizeof(int))

        if (!p[j])

            return NULL;

    }

这段代码浅显易懂,先分配第1维,在循环分配第2维。假设二维数组是3×2的,每一句运行完后的内存情况如图所示(方格表示内存,xx表示随机数,方格下方是内存地址。当然,地址只是示意而已,与真实情况并不相符)

第一句完后分配了3个内存单元

循环分配后,注意下面3段内存通常是不连续的。这样用下表p[n][m]操作数组没问题,如果整块内存操作就会有问题了,比如下面这句:

原意是想把下面的3块6个内存单元清0,可是事与愿违,把从p开始后面6个内存单元清0了,p[]不能用了。p后面只有3个已分配的内存单元,却要操作6个,另外3个是未知区域。清了后面虚线的3块未知区域,这就很危险了,可能导致程序崩溃。

这样分配的内存需要循环释放。代码如下:

    for (int j = 0; j < nWidth; j++)

    {

        free(p[j]);

        p[j] = NULL;

    }

    free(p);

    p = NULL;


方法二:内存连续

若要动态分配内存连续的二维数组,那么可以采用如下方法:

    //p是一个指向指针的指针

    int **p = NULL;

    //请求系统分配一个包含nWidth个int*指针的空间,p指向空间的首地址。

    //此空间用来作为二维数组的索引

    p = (int **)malloc(nWidth * sizeof(int *));

    if (!p)//若malloc失败

        return NULL;

    //请求系统分配一个包含nWidth*nHeight个int指针的空间,p[0]指向空间的首地址。

    //此空间用来保存二维数组的数据

    p[0] = (int *)malloc(nHeight * nWidth * sizeof(int));

    if (!p[0])//若malloc失败

    {

        free(p);

        return NULL;

    }

    //索引与相应数据的关联

    for(int i = 1; i < nWidth; i++)

        p[i] = p[i-1] + nHeight;//留意并思考此处为什么是直接加上nHeight的值

    memset(p[0], 0, nHeight * nWidth);//二维数组清零

这段代码解决了分配的空间不连续的问题。每一句运行完后的内存情况如图所示:

第一句和上面一样。

这6个内存单元是一次分配的,所以连续。

这个二维数组的数据首地址是p[0],p是第2维的索引首地址。所以如果要对二维数组进行整体的内存(缓冲区 buffer)操作,要以p[0]为操作对象的首地址。

到此,索引与对应的数据地址关联上了。这个二维数组既可以通过下表p[][]来操作,又可以操作缓冲区。操作缓冲区的函数比如memcpy,cfile的writehuge和readhuge使用起来很方便,省去了2次循环的麻烦。

至于释放,不必循环释放。因为malloc了2次,所以只需free两次就行了:

    free(p[0]);     //释放二维数组

    p[0] = NULL;

    free(p);        //释放指针空间

    p = NULL;

以上原文出自 http://03071344.lofter.com/post/10871e_34cade


2:使用new()进行分配

1) 先分配行指针地址

int** array2D = new int*[row];

2) 再为每一行分配空间

for(int i=0; i<row; i++)

array2D[i] = new int*[col];

也可以在此实现不等长的数组空间分配

3) 先释放每一行的空间

for(int i=0; i<row; i++)

delete[] array2D[i];

4)释放行指正数组

delete[] array2D;

以上转自http://blog.youkuaiyun.com/martintan/article/details/4445291

<think>嗯,用户想了解C语言中二维数组动态分配。首先,我得回忆一下C语言的内存管理机制。动态分配通常用malloc、calloc这些函数,但二维数组的情况稍微复杂一些,因为涉及到指针的指针,或者数组的数组。 用户可能已经知道静态二维数组的定义,比如int arr[3][4],但动态分配需要手动管理内存,这可能让初学者困惑。我需要分步骤讲解,确保他们理解每一步的目的和原理。 首先,动态分配二维数组的常见方法是使用指针数组,每个指针指向一个一维数组。这样就需要先分配一个存放指针的数组,再为每一行分配内存。例如,先分配rows个int*指针,然后为每个指针分配cols个int的空间。这种方法比较直观,但需要注意释放内存的顺序,先释放每一行,再释放指针数组。 还有一种方法是使用单一的内存块,即一次性分配rows * cols的空间,然后通过计算索引来访问元素,比如arr[i][j]可以转换为arr[i*cols + j]。这种方法内存连续,可能对缓存更友好,但语法上不如指针数组直观,需要用户自己计算索引。 另外,用户可能会问这两种方法的区别和适用场景。比如,指针数组的方法允许每行的长度不同,适合不规则数组,而单一内存块的方法则效率更高,适合需要连续存储的情况。 还需要注意错误处理,比如检查malloc是否返回NULL,避免内存泄漏。在示例代码中,应该包含分配失败的处理,虽然实际项目中可能更复杂,但至少要让用户意识到这一点。 用户可能遇到的常见问题包括内存泄漏、越界访问、双重释放等,所以在讲解时要强调释放内存的正确步骤,以及如何避免这些错误。 总结一下,我应该分步骤讲解两种方法,给出示例代码,并比较它们的优缺点,最后提醒注意事项。确保使用中文,结构清晰,代码正确,符合用户的请求。</think>C语言中二维数组动态分配需要手动管理内存,主要涉及指针和内存分配函数的使用。以下是详细的实现方法和步骤: ### 一、基本原理 静态数组在编译时确定大小,而动态数组在运行时根据需求分配内存。二维数组本质上是"数组的数组",动态分配时需要分两步操作: 1. 分配行指针数组 2. 为每一行分配列空间 ### 二、标准实现方法 #### 方法1:指针数组法(推荐) ```c // 分配内存 int** create_2d_array(int rows, int cols) { int** arr = (int**)malloc(rows * sizeof(int*)); if (!arr) return NULL; for (int i = 0; i < rows; i++) { arr[i] = (int*)malloc(cols * sizeof(int)); if (!arr[i]) { // 分配失败时需要释放已分配的内存 for (int j = 0; j < i; j++) free(arr[j]); free(arr); return NULL; } } return arr; } // 释放内存 void free_2d_array(int** arr, int rows) { for (int i = 0; i < rows; i++) free(arr[i]); free(arr); } ``` #### 方法2:连续内存法(高效率) ```c int** create_contiguous_2d_array(int rows, int cols) { int** arr = (int**)malloc(rows * sizeof(int*) + rows * cols * sizeof(int)); if (!arr) return NULL; int* data = (int*)(arr + rows); for (int i = 0; i < rows; i++) { arr[i] = data + i * cols; } return arr; } // 释放只需一次free void free_contiguous_2d_array(int** arr) { free(arr); } ``` ### 三、两种方法的对比 | 特性 | 指针数组法 | 连续内存法 | |---------------------|------------------------------|--------------------------| | 内存布局 | 行数据可能不连续 | 保证内存连续 | | 访问速度 | 稍慢(需要二次寻址) | 更快(缓存友好) | | 内存释放 | 需要逐行释放 | 单次释放即可 | | 灵活性 | 支持不规则二维数组 | 必须是矩形数组 | ### 四、使用示例 ```c int main() { int rows = 3, cols = 4; // 使用方法1 int** arr1 = create_2d_array(rows, cols); if (arr1) { arr1[1][2] = 5; // 赋值示例 free_2d_array(arr1, rows); } // 使用方法2 int** arr2 = create_contiguous_2d_array(rows, cols); if (arr2) { arr2[2][3] = 8; // 赋值示例 free_contiguous_2d_array(arr2); } return 0; } ``` ### 五、注意事项 1. **内存泄漏**:必须成对调用malloc和free 2. **越界访问**:需自行维护行列边界 3. **错误检查**:每次malloc后都应检查返回值 4. **初始化**:动态分配的内存不会自动清零,需要时使用calloc 5. **类型匹配**:确保指针类型转换正确 ### 六、高级技巧 1. 变长数组(C99+):对于支持C99标准的编译器,可以使用栈分配的变长数组 ```c void func(int rows, int cols) { int arr[rows][cols]; // 自动管理内存 // 但作用域仅限于函数内 } ``` 2. 结构体封装:建议将数组信息封装为结构体 ```c typedef struct { int** data; int rows; int cols; } Matrix; ``` 理解二维数组动态分配机制是掌握C语言内存管理的重要环节,建议通过实际调试观察内存布局来加深理解。
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