c++ - 将指针设置为任意维度数组？

Question

当我想启动一个多维数组时，我通常只使用指针。例如，对于我使用的两个维度：

double **array

对于三个我使用：

double ***array

但是，我想根据指示维度的命令行参数设置多维数组。一旦你有一个具有你想要的维数的变量，有没有办法设置一个任意大小的数组？

Answer 1

您可能对以下允许您使用任何“动态”维度的代码感兴趣：

#include <cassert>
#include <cstddef>

#include <vector>

template<typename T>
class MultiArray
{
public:
    explicit MultiArray(const std::vector<size_t>& dimensions) :
        dimensions(dimensions),
        values(computeTotalSize(dimensions))
    {
        assert(!dimensions.empty());
        assert(!values.empty());
    }

    const T& get(const std::vector<size_t>& indexes) const
    {
        return values[computeIndex(indexes)];
    }
    T& get(const std::vector<size_t>& indexes)
    {
        return values[computeIndex(indexes)];
    }

    size_t computeIndex(const std::vector<size_t>& indexes) const
    {
        assert(indexes.size() == dimensions.size());

        size_t index = 0;
        size_t mul = 1;

        for (size_t i = 0; i != dimensions.size(); ++i) {
            assert(indexes[i] < dimensions[i]);
            index += indexes[i] * mul;
            mul *= dimensions[i];
        }
        assert(index < values.size());
        return index;
    }

    std::vector<size_t> computeIndexes(size_t index) const
    {
        assert(index < values.size());

        std::vector<size_t> res(dimensions.size());

        size_t mul = values.size();
        for (size_t i = dimensions.size(); i != 0; --i) {
            mul /= dimensions[i - 1];
            res[i - 1] = index / mul;
            assert(res[i - 1] < dimensions[i - 1]);
            index -= res[i - 1] * mul;
        }
        return res;
    }

private:
    size_t computeTotalSize(const std::vector<size_t>& dimensions) const
    {
        size_t totalSize = 1;

        for (auto i : dimensions) {
            totalSize *= i;
        }
        return totalSize;
    }

private:
    std::vector<size_t> dimensions;
    std::vector<T> values;
};

int main()
{
    MultiArray<int> m({3, 2, 4});

    m.get({0, 0, 3}) = 42;
    m.get({2, 1, 3}) = 42;

    for (size_t i = 0; i != 24; ++i) {
        assert(m.computeIndex(m.computeIndexes(i)) == i);
    }
    return 0;
}

Answer 2

即使整个问题表明存在设计缺陷，您也可以（在某种程度上）实现这一点：

template<typename T>
class MultiArray
{
public:
    MultiArray(std::size_t dimen, std::size_t dimen_size) : _dimensions(dimen)
    {
        _data = new T[dimen * dimen_size];
    }

    // implment copy constructor, copy-assignment operator, destructor, and move constructors as well

    T* operator[](int i)
    {
        assert(0 <= i && i < _dimensions); // bounds check for your dimension
        return &_data[i];
    }
private:
    T* _data;
    std::size_t _dimensions;
};

int main()
{
    MultiArray<int> a(5, 2);
    a[4][1] = 3;
    std::cout << a[4][1] << std::endl;
    return 0;
}

如果您希望它呈锯齿状，则必须对每个“维度”的边界进行更多的数学计算和维护。

您遇到的问题是使尺寸对您的应用程序有意义。通常，多维数组表示某些东西（例如，2D 向量可以表示笛卡尔空间，3D 或 4D 向量可用于处理 3D 图形的数据）。在第 4 维之后，为数组找到有效含义变得模糊不清，并且随着每个新维度维护其背后的逻辑变得越来越复杂。