C 语言动态数组（ C++ vector 容器浅析）

C 语言动态数组（ C++ vector 容器浅析）

在实际的编程中，往往会发生这种情况，即所需的内存空间取决于实际输入的数据，而无法预先确定。对于这种问题，用静态数组的办法很难解决。为了解决上述问题，C语言提供了一些内存管理函数，这些内存管理函数结合指针可以按需要动态地分配内存空间，来构建动态数组，也可把不再使用的空间回收待用，为有效地利用内存资源提供了手段。

动态数组，是相对于静态数组而言。静态数组的长度是预先定义好的，在整个程序中，一旦给定大小后就无法改变。而动态数组则不然，它可以随程序需要而重新指定大小。动态数组的内存空间是从堆（heap）上分配（即动态分配）的。是通过执行代码而为其分配存储空间。当程序执行到这些语句时，才为其分配。程序员自己负责释放内存。

为什么要使用动态数组？

在实际的编程中，往往会发生这种情况，即所需的内存空间取决于实际输入的数据，而无法预先确定。对于这种问题，用静态数组的办法很难解决。为了解决上述问题，C语言提供了一些内存管理函数，这些内存管理函数结合指针可以按需要动态地分配内存空间，来构建动态数组，也可把不再使用的空间回收待用，为有效地利用内存资源提供了手段。

动态数组与静态数组的对比

对于静态数组，其创建非常方便，使用完也无需释放，要引用也简单，但是创建后无法改变其大小是其致命弱点！

对于动态数组，其创建麻烦，使用完必须由程序员自己释放，否则严重会引起内存泄露。但其使用非常灵活，能根据程序需要动态分配大小。

如何构建动态数组遵循原则

申请的时候从外层往里层，逐层申请；

释放的时候从里层往外层，逐层释放。

构建所需指针

对于构建一维动态数组，需要一维指针；

对于二维，则需要一维，二维指针；

三维需要一，二，三维指针；

依此类推。

构建所需函数函数原型返 回功能说明void *malloc(unsigned int size);成功：返回所开辟空间首地址 　失败：返回空指针向系统申请size字节的堆空间void *calloc(unsigned int num, 　unsigned int size);成功：返回所开辟空间首地址 　失败：返回空指针按类型申请num个size字节的堆空间void free(void *p);无返回值释放p指向的堆空间void *realloc(void *p,unsigned int 　size);成功：返回新开辟空间首地址 　失败：返回空指针将p指向的堆空间变为size说明：

（1）规定为 void * 类型，这并不是说该函数调用后无返回值，而是返回一个结点的地址，该地址的类型为void(无类型或类型不确定）,即一段存储区的首址，其具体类型无法确定，只有使用时根据各个域值数据再确定。可以用强制转换的方法将其转换为别的类型。例如：double*pd=NULL; pd=(double *)calloc(10,sizeof(double)); 　表示将向系统申请10个连续的double类型的存储空间，并用指针pd指向这个连续的空间的首地址。并且用(double)对calloc( )的返回类型进行转换，以便把double类型数据的地址赋值给指针pd。

（2）使用sizeof的目的是用来计算一种类型的占有的字节数，以便适合不同的编译器。

（3）由于动态分配不一定成功，为此要附加一段异常处理程序，不致程序运行停止，使用户不知所措。通常采用这样的异常处理程序段：if(p==NULL) /* 或者if（!p）*/ { printf("动态申请内存失败！\n"); exit(1); //异常退出 }

（4）这四个函数头文件均包含在中。

（5）分配的堆空间是没有名字的 只能通过返回的指针找到它。

（6）绝不能对非动态分配存储块使用free。也不能对同一块内存区同时用free释放两次。如：free(p);free(p);

（7）调用 free() 时, 传入指针指向的内存被释放, 但调用函数的指针值可能保持不变, 因为p是作为形参而传递给了函数。严格的讲, 被释放的指针值是无效的, 因为它已不再指向所申请的内存区。这时对它的任何使用便可能会可带来问题。

malloc与calloc的区别

对于用malloc分配的内存区间，如果原来没有被使用过，则其中的每一位可能都是0；反之，如果这部分内存空间曾经被分配、释放和重新分配，则其中可能遗留各种各样的数据。也就是说，使用malloc()函数的程序开始时(内存空间还没有被重新分配)能正常运行，但经过一段时间后(内存空间已被重新分配)可能会出现问题，因此在使用它之前必须先进行初始化（可用memset函数对其初始化为0），但调用calloc()函数分配到的空间在分配时就已经被初始化为0了。当你在calloc()函数和malloc()函数之间作选择时，你需考虑是否要初始化所分配的内存空间，从而来选择相应的函数。

具体构建方法

以三维整型数组array[n1][n2][n3]为例。

先遵循从外层到里层，逐层申请的原则：

最外层指针是array,它是个三维指针，所指向的是array[],其为二维指针。所以给array

申请内存应：

array=(int***)calloc(n1,sizeof(int**));

次层指针是array[]，它是个二维指针，所指向的是array[][]，其为一维指针。所以给array[]

申请内存应：

for(i=0;i<n1;i++){ array[i]=(int**)calloc(n2,sizeof(int*));}

最内层指针是array[][],它是个一维指针，所指向的是array[][][]，其是个整型常量。所以给array[][]申请内存应：

for(i=0;i<n1;i++){    for(j=0;j<n2;j++)    {        array[i][j]=(int*)calloc(n3,sizeof(int));    }}

当然，你可以把它们整合在一起为：

int i,j,k;int n1,n2,n3;int ***array;scanf("%d%d%d",&n1,&n2,&n3);array=(int***)calloc(n1,sizeof(int**));for(i=0;i<n1;i++){    array[i]=(int**)calloc(n2,sizeof(int*));    for(j=0;j<n2;j++)    {        array[i][j]=(int*)calloc(n3,sizeof(int));        for(k=0;k<n3;k++)        {            array[i][j][k]=i+j+k+1;        }    }}

最后不要忘了释放这些内存，这要遵循释放的时候从里层往外层，逐层释放的原则。

分析过程可参考上面的解答，这里不再赘述。只给出代码吧：

for(i=0;i<n1;i++){    for(j=0;j<n2;j++)    {        free(array[i][j]);//释放第三维指针    }}for(i=0;i<n1;i++){    free(array[i]);//释放第二维指针}free(array);//释放第一维指针

其余维的如四维创建过程大同小异，这里不再赘述。