19-2 动态分配数组

除了动态分配单个值外，我们还可以动态分配变量数组。与必须在编译时固定数组大小的固定数组不同，动态分配数组允许我们在运行时选择数组长度（这意味着长度不需要是constexpr）。

作者注:
在本系列课程中，我们将动态分配C风格数组——这是最常见的动态分配数组类型。

虽然可以动态分配std::array，但在这种情况下通常更推荐使用非动态分配的std::vector。

要动态分配数组，我们使用new和delete的数组形式（常称为new[]和delete[]）：

#include <cstddef>
#include <iostream>

int main()
{
    std::cout << "Enter a positive integer: ";
    std::size_t length{};
    std::cin >> length;

    int* array{ new int[length]{} }; // use array new.  Note that length does not need to be constant!

    std::cout << "I just allocated an array of integers of length " << length << '\n';

    array[0] = 5; // set element 0 to value 5

    delete[] array; // use array delete to deallocate array

    // we don't need to set array to nullptr/0 here because it's going out of scope immediately after this anyway

    return 0;
}

由于我们分配的是数组，C++ 知道应使用数组版本的 new 而不是标量版本的 new。本质上，即使 [] 没有紧邻 new 关键字，系统也会调用 new[] 运算符。

动态分配数组的长度类型为std::size_t。若使用非constexpr的int类型，需通过static_cast转换为std::size_t，否则编译器会因视为窄化转换而发出警告。

请注意，由于该内存分配位置与固定数组不同，数组规模可相当庞大。运行上述程序时，分配长度达1,000,000（甚至100,000,000）的数组均不会出错。不妨尝试！正因如此，C++中需要大量内存的程序通常采用动态分配机制。

动态删除数组

删除动态分配的数组时，必须使用数组版本的delete操作符，即delete[]。

这会告知CPU需要清理多个变量而非单个变量。新手程序员在处理动态内存分配时最常见的错误之一，就是在删除动态分配的数组时使用delete而非delete[]。若对数组使用标量版本的delete，将导致未定义行为，例如数据损坏、内存泄漏、程序崩溃或其他问题。

关于数组delete[]常被问及的问题是：“数组delete如何知道要删除多少内存？”答案在于数组new[]会记录分配给变量的内存大小，从而使delete[]能精确删除相应区域。遗憾的是，程序员无法直接获取该大小/长度信息。

动态数组与固定数组几乎完全相同

在第17.8节——C风格数组衰变中，你了解到固定数组保存着数组首个元素的内存地址。你还了解到，固定数组可衰变为指向数组首元素的指针。在此衰变形式下，固定数组的长度不可用（因此也无法通过sizeof()获取数组大小），但除此之外差异甚微。

动态数组初始化时即为指向数组首个元素的指针。因此它同样存在长度不可知的局限性。动态数组的功能与衰变后的固定数组完全相同，唯一区别在于程序员需通过delete[]关键字负责释放动态数组的内存。

初始化动态分配的数组

若需将动态分配的数组初始化为0，其语法非常简单：

int* array{ new int[length]{} };

在 C++11 之前，没有简单的方法将动态数组初始化为非零值（初始化列表仅适用于固定数组）。这意味着你必须遍历数组并显式赋值给每个元素。

int* array = new int[5];
array[0] = 9;
array[1] = 7;
array[2] = 5;
array[3] = 3;
array[4] = 1;

超级烦人！

不过从C++11开始，现在可以使用初始化列表来初始化动态数组了！

int fixedArray[5] = { 9, 7, 5, 3, 1 }; // initialize a fixed array before C++11
int* array{ new int[5]{ 9, 7, 5, 3, 1 } }; // initialize a dynamic array since C++11
// To prevent writing the type twice, we can use auto. This is often done for types with long names.
auto* array{ new int[5]{ 9, 7, 5, 3, 1 } };

请注意，此语法在数组长度与初始化列表之间没有operator=运算符。

为保持一致性，固定数组也可使用统一初始化进行初始化：

int fixedArray[]{ 9, 7, 5, 3, 1 }; // initialize a fixed array in C++11
char fixedArray[]{ "Hello, world!" }; // initialize a fixed array in C++11

显式声明数组的大小是可选的。

数组的动态调整大小

动态分配数组允许你在分配时设置数组长度。然而，C++并未提供内置方法来调整已分配数组的大小。可通过动态分配新数组、复制元素并删除旧数组来规避此限制。但此方法易出错，尤其当元素类型为类时（类对象的创建遵循特殊规则）。

因此，我们建议避免自行操作，改用std::vector替代。

测验时间

问题 #1

编写一个程序：

询问用户希望输入多少个名字。
动态分配一个 std::string 数组。
引导用户逐个输入名字。
调用 std::sort 对姓名进行排序（参见 18.1 节——使用选择排序对数组排序，以及 17.9 节——指针运算与下标操作）
打印排序后的姓名列表。

std::string 支持通过比较运算符 < 和 > 进行字符串比较，无需手动实现字符串比较功能。

输出结果应与以下示例一致：

How many names would you like to enter? 5
Enter name #1: Jason
Enter name #2: Mark
Enter name #3: Alex
Enter name #4: Chris
Enter name #5: John

Here is your sorted list:
Name #1: Alex
Name #2: Chris
Name #3: Jason
Name #4: John
Name #5: Mark

提醒:
您可以使用 std::getline() 读取包含空格的名称（参见第 5.7 课——std::string 简介）。

提醒:
若要使用 std::sort() 处理数组指针，需手动计算开始和结束位置。
std::sort(array, array + arrayLength);

显示答案

#include <algorithm> // std::sort
#include <cstddef>
#include <iostream>
#include <string>

std::size_t getNameCount()
{
    std::cout << "How many names would you like to enter? ";
    std::size_t length{};
    std::cin >> length;

    return length;
}

// Asks user to enter all the names
void getNames(std::string* names, std::size_t length)
{
    for (std::size_t i{ 0 }; i < length; ++i)
    {
        std::cout << "Enter name #" << i + 1 << ": ";
        std::getline(std::cin >> std::ws, names[i]);
    }
}

// Prints the sorted names
void printNames(std::string* names, std::size_t length)
{
    std::cout << "\nHere is your sorted list:\n";

    for (std::size_t i{ 0 }; i < length; ++i)
        std::cout << "Name #" << i + 1 << ": " << names[i] << '\n';
}

int main()
{
    std::size_t length{ getNameCount() };

    // Allocate an array to hold the names
    auto* names{ new std::string[length]{} };

    getNames(names, length);

    // Sort the array
    std::sort(names, names + length);

    printNames(names, length);

    // don't forget to use array delete
    delete[] names;
    // we don't need to set names to nullptr/0 here because it's going to go out
    // of scope immediately after this anyway.

    return 0;
}

posted @ 2026-01-16 21:17 游翔阅读(1) 评论(0) 收藏举报

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