https://www.learncpp.com/cpp-tutorial/6-9a-dynamically-allocating-arrays/

除了动态地为单个值分配空间外,我们也能动态地为数组变量分配空间。不像固定数组需要在编译时确定其规模,动态数组允许我们在程序运行的时候为数组指定长度。

要动态地为数组分配(和释放)空间,我们使用 newdelete 操作符:

#include <iostream>
 
int main()
{
    std::cout << "Enter a positive integer: ";
    int 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 to go out of scope immediately after this anyway
 
    return 0;
}

因为我们在为数组分配空间,C++ 知道它应该使用数组版本的 new 操作符而不是它的普通标量版本。本质上,我们调用的是 new[] 操作符,尽管 [] 符号并没有紧跟在 new 之后。

需要注意的是,这里(为动态数组)分配的内存和平时为固定数组分配的内存不同,这里的数组长度可以非常大,你可以运行上面的程序,输入 1,000,000(甚至于 100,000,000)作为数组长度而不会出现任何问题。试一试吧!正因为这一点,需要分配大规模数组空间的 C++ 程序常常使用这种动态分配的方式。

动态地释放数组空间

当需要删除(空间并不会被删除,这里的删除实际上指的是空间被释放,占用空间的数据被删除——译注)一个动态分配的数组时,我们必须使用数组版本的 delete 操作符,也就是 delete[]

它告诉 CPU 有多个变量而不只是一个变量需要被清除。新手程序员最常犯的错误之一就是在处理动态数组时使用 delete 而不是 delete[] 去删除它。使用普通标量版本的 delete 操作符去删除一个动态数组时,会引发未定义的行为,比如数据损坏(data corruption)、内存泄漏和程序崩溃等等。

关于 delete[] 人们经常会问,它怎么知道有多少内存需要被释放呢?答案是 new[] 操作符记录了被分配给动态变量的内存大小,所以 delete[] 能释放对应大小的内存空间。但不幸的是,这个大小不可以被程序员访问到。

动态数组几乎和固定数组相同

在课程 6.8:指针和数组 中,我们已经知道了固定数组名保存了数组第一个元素的内存地址,它可以退化为一个保存着数组首元素的指针。在这种退化的形式下,数组的长度是不可用的( sizeof() 返回的也不再是数组占用空间的大小),但是除此之外它和数组名本身几乎没有其他区别。

一个动态数组本身作为指向其第一个元素的指针开始它的生命周期,因此,它也有上述同样的局限——不知道它自己的长度。一个动态数组和一个退化为指针形式的固定数组一样使用,只是程序员需要自己负责在合适的时候通过 delete[] 去释放它。

初始化动态分配的数组

如果你想把动态数组的元素全部初始化为 0,语法相当简单:

int *array = new int[length]();

但是在 C++11 之前,不存在快速把动态数组元素赋为非零值的方法(初始化列表只对固定数组有效)。这也就是说你必须遍历动态数组并为其元素显式赋值:

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

太麻烦了!

幸好,从 C++11 开始,可以使用初始化列表为动态数组赋初值了:

int fixedArray[5] = { 9, 7, 5, 3, 1 }; // initialize a fixed array in C++03
int *array = new int[5] { 9, 7, 5, 3, 1 }; // initialize a dynamic array in C++11

注意,在动态数组的长度和初始化列表之间没有 =

为了保持语言的一致性,在 C++11 中,固定数组也支持使用没有 = 的初始化方式了:

int fixedArray[5] { 9, 7, 5, 3, 1 }; // initialize a fixed array in C++11
char fixedArray[14] { "Hello, world!" }; // initialize a fixed array in C++11

另外还需要注意的是,动态数组必须要有显式声明的长度:

int fixedArray[] {1, 2, 3}; // okay: implicit array size for fixed arrays
 
int *dynamicArray1 = new int[] {1, 2, 3}; // not okay: implicit size for dynamic arrays
 
int *dynamicArray2 = new int[3] {1, 2, 3}; // okay: explicit size for dynamic arrays

调整数组长度

动态数组允许你在声明时指定其长度,但是,C++ 没有提供改变此长度的内置方法。你可以通过申请新数组,复制需要的元素,然后删除旧数组的方式绕过这个限制。但是,这种方法已经被证明是容易出错的,尤其是当数组元素是类类型的时候(它们在被创建的时候受特殊的规则管理)。

因此,我们建议你不要这样做。

幸运的是,如果你需要这个功能,C++ 在标准库中提供名为 std::vector 的数据结构,它是一个可调整长度的数组,我们(之后)会简要地介绍它。


译注:本文删去了原文中关于写作时 GCC 编译器的 bug 的讨论。