Этот пост - первый в коллекции "велосипедов" по работе с двумерными массивами в С++. Оказалось, что удобно иметь место, куда можно послать и где держать краткое описание с пояснениями. Гугление же как правило выдаёт не очень хороший результат: нужное в нём найти можно, но много мусора, а велосипед чаще всего оказывается "не той системы".
Известно, что в С++ поддерживаются команды динамического выделения непрерывной области памяти - под одномерные массивы, для чего сущестует расширенный "квадратными скобками" синтаксис операторов new и delete.
Ожидания многих новичков не оправдываются - оператор для двумерного массива в языке отсутсвует, т.е.
Иногда после этого начинающий в С/С++ пытается создать одномерный динамический массив и присвоить указатель на него переменной типа двумерного массива (или указателя на указатели)
Если m и n - размерность требуемого двумерного массива (т.е. число строк и столбцов), то пересчет индексов (обращение к [i,j]-тому элементу) можно осуществлять как
С другой стороны, приходится постоянно вручную писать пересчёт индексов [i*n+j], что черевато опечатками и как следствие плохо диагностируемымы ошибками. Поэтому иногда предпочитают определить функцию пересчёта индексов для иключения таких ошибок, например
Тогда цикл обращения будет выглядеть как
Обратим внимание, что функция возвращает ссылку (CT&) на элемент массива, и именно это обеспечивает возможность присваивания element(i,j,arr,n) = 1. Если же возвращать не ссылку на значение, а значение типа CT, то изменять значения элемента массива не получится (хотя чтение так же как и в верхнем случае будет выполняться нормально). Передаваемые же в функцию параметры объявлены константными (const) "для порядку", т.к. внутри функции мы их не меняем.
Известно, что в С++ поддерживаются команды динамического выделения непрерывной области памяти - под одномерные массивы, для чего сущестует расширенный "квадратными скобками" синтаксис операторов new и delete.
int *iptr = new int[100];//get memory for 100 elements delete [] iptr; //free memory
Ожидания многих новичков не оправдываются - оператор для двумерного массива в языке отсутсвует, т.е.
new int[100][100];//!errorпросто ошибка. С другой стороны, он особенно и не требуется, поскольку динамические массивы любой размерности прекрасно создаются при помощи одномерного массива. Для этого достаточно помнить, что в С/С++ массивы хранятся по строкам (в отличие от, например, фортрана). Это значит, что двумерная матрица
1 2 3 4 5 6хранится как одномерный массив
1 2 3 4 5 6
Иногда после этого начинающий в С/С++ пытается создать одномерный динамический массив и присвоить указатель на него переменной типа двумерного массива (или указателя на указатели)
int **ptr = NULL; int *iptr = new int[100*100]; ptr = iptr; //!errorТакое присваивание не позволит сделать компилятор, кроме случая явного приведения int** к int*. Но в последнем случае хотя и не будет происходить ошибки на стадии компиляции, при выполнении (как минимум на операциях записи в массив) программа будет остановлена по нарушению доступа к памяти. Это произойдёт потому, что в ptr[i][j] значение из ptr[i] будет рассматриваться как адрес одномерного массива длиной [j]. Поэтому мы не можем использовать нотацию [][] и должны самостоятельно пересчитивать индекс элемента внутри одномерного массива.
Если m и n - размерность требуемого двумерного массива (т.е. число строк и столбцов), то пересчет индексов (обращение к [i,j]-тому элементу) можно осуществлять как
iptr[i*n+j]
Полный пример создания и использования двумерного динамического массива (на основе 1D-массива)
#include<stdio.h> //to use memset typedef long CT; // Cell Type of the array /////////////////////////////////////////// // Main function demonstrate 2D array // /////////////////////////////////////////// int main (int argc, char** argv) { long n = 10; //variable to obtain //2D [n,n]-array size. //Input is better, //but for example purposes //we don't use io routines. //HERE WE GET ARRAY //Pointer to and memory allocation for //1D-array of n*n elements CT *arr = new(nothrow) CT[n*n]; if(!arr){ // no memory allocated return 1; //STOP. Put here your code //for no-memory case. } //Fill array with char(0) values //for sizeof(int)*n*n bytes, //i.e. init memory with zeroes. memset(arr, static_cast<char>(0), (sizeof(long)/sizeof(char))*n*n); //and HERE WE USE ARRAY for( int i = 0; i < n; ++i){ for( int j = 0; j < n; ++j){ //set arr[x][y] => arr[x*n+y] arr[i*n+j]=i*100+j; //write some } } //Free memory when you don't need it delete [] arr; //Set pointer to the de-allocated chunk //of memory to NULL to prevent //misuse of already freed memory. arr = NULL; return 0; }
С другой стороны, приходится постоянно вручную писать пересчёт индексов [i*n+j], что черевато опечатками и как следствие плохо диагностируемымы ошибками. Поэтому иногда предпочитают определить функцию пересчёта индексов для иключения таких ошибок, например
inline CT& element(const int i, const int j, CT*const arr, const int size) { return arr[i*size+j]; }
Тогда цикл обращения будет выглядеть как
//and HERE WE USE ARRAY for( int i = 0; i < n; ++i) for( int j = 0; j < n; ++j) element(i,j,arr,n) = i*100+j;
Обратим внимание, что функция возвращает ссылку (CT&) на элемент массива, и именно это обеспечивает возможность присваивания element(i,j,arr,n) = 1. Если же возвращать не ссылку на значение, а значение типа CT, то изменять значения элемента массива не получится (хотя чтение так же как и в верхнем случае будет выполняться нормально). Передаваемые же в функцию параметры объявлены константными (const) "для порядку", т.к. внутри функции мы их не меняем.