Question

我对堆栈的了解与堆相比是非常基本的，但是当涉及到数组时，从我所知道的内容就是在堆栈上创建的

float x[100];

而类似的东西是在堆上创建的

float* x = new float[100];

但是如果我创建一个模板数组类并以“堆栈”数组类型（如float[100]）传递它会发生什么？例如：

#include <iostream>

using namespace std;

template <class T>
class Array {
public:
    int size;
    T* data;

    Array(int size_) : size(size_) {
        data = new T[size];
    }

    ~Array() {
        delete [] data;
    }
};

int main() {
    int m = 1000000;
    const int n = 100;
    Array<float[n]>* array = new Array<float[n]>(m);

    for (int i = 0; i < m; i++)
        for (int j = 0; j < n; j++)
            array->data[i][j] = i * j;

    cout << array->data[10][9] << endl;
    delete array;
}

这到底发生了什么？这个内存是在堆栈上还是在堆上创建的？我的猜测是堆，但这是如何工作的？编译器是否分配了一个大的内存块，然后存储每个n个元素索引到它的指针？或者它是否分配了许多较小的内存块（不一定是连续的），并存储指向每个块的指针？

此外，如果没有模板的帮助，我似乎无法做到这一点。具体来说，此代码无法编译：

int m = 1000;
const int n = 100;
(float[n])* array = new (float[n])[m];

这里发生了什么？

修改

感谢大家的语法提示。我真正感兴趣的是块中发生的事情

int m = 1000;
const int n = 100;
float (*array)[n] = new float[m][n];

但我不知道如何在不使用模板的情况下编写它。我真正感兴趣的一件事是，如果编译器将其分配为堆上的一个大块，那么如何使用语法array[i][j]来访问特定元素而不存储指向每个第n个元素的指针？然后我意识到，由于n是常量，sizeof(float[n])是固定的，所以当你创建数组时，编译器会分配一个m元素数组，其中每个元素都是{{1}在我的例子中，float[n]字节。现在一切都有道理。谢谢！

Answer 1

Array<float[n]>* array = new Array<float[n]>(m);

这里发生的是两个堆分配。 Array对象将在堆上分配，因为您使用new来创建它。 new-expression 调用Array构造函数，该构造函数再次使用new来分配数组data;因此data也在堆上分配。

最好这样做：

Array<float[n]> array(m);

这会在堆栈上分配array（因此它会在块的末尾自动销毁）。但是，虽然array对象本身位于堆栈上，但数据仍然存储在堆上，因为它是在Array构造函数中的堆上分配的。这与您拥有std::vector或std::string局部变量时的情况类似。

此外，如果没有模板的帮助，我似乎无法做到这一点。具体来说，此代码无法编译：

这只是因为你的语法错误。正确的语法是：

float (*array)[n] = new float[m][n];

左侧显示声明指向数组的指针的正确方法。对于右侧，您需要一组m float[n] s。这表示为float[m][n]; [m]最后没有结束。

Answer 2

您已向后编写数组范围。这有效：

  int m = 1000;
  const int n = 100;
  float (*array)[n] = new float[m][n];
  delete[] array;

如果要以相同的顺序保留数组范围，可以使用类型别名或适当的模板：

  using A = float[n];
  A* array = new A[m];

或

// at file scope
template<typename T, unsigned N> using add_extent = T[N];
// ...
  add_extent<float, n>* array = new add_extent<float, n>[m];

无论是在堆栈还是堆上，多维数组都被分配为m*n元素的单个块。当您将指针索引到数组类型（如float (*array)[n]）时，指针会按照数组类型的步幅一次递增n个元素。

Answer 3

所有内存都在堆上。编译器为数组数组分配一个巨大的内存块，并设置索引以便它可以访问。

另外，如果有人复制或分配你的Array课程，你会泄漏内存和/或双重删除。

Answer 4

在第

行

Array<float[n]>* array = new Array<float[n]>(m);

在堆上分配Array<T>的实例。你已经明白了，一般来说你的第一份关于分配的陈述。

也许令人困惑的部分是使用float[n]作为模板参数？

模板参数T，由class定义中的关键字Array表示，代表一种类型。它本身并不涉及任何形式的分配。

为了证明这一点，让我们写一个简单的模板，它不会使用它的参数：

#include <cassert>

using namespace std;

template <typename T>
class A {
};

int main(){

    A<float[100]> a1;
    A<float[1000]> a2;
    float f[100];

    assert(sizeof(a1) == sizeof(a2));
    cout << "a1 : " << sizeof(a1) << endl;
    cout.<< "f : " << sizeof(f) << endl;
}

输出：

a1 : 1
f : 400

所以float[n]这里确实是一个类型^（1）。

另一方面，当您使用关键字new时，您知道堆上正在分配某些内容。正如我所说，array变量将指向堆中的内存块。此外，模板本身包含堆分配（同样，关键字new）。

最后，我想细化new表示堆分配的基本前提。虽然默认情况下是这种情况，但在placement模式下使用时，实际分配很可能在堆栈上。

<子> （1）请注意，C ++接受它是因为n被声明为常量，因此可以在编译时评估结果类型。删除const定义的n特征，编译器会抱怨。

数组作为模板参数：堆栈还是堆？

4 个答案: