没有常量表达式的 C++ 数组大小答案

【问题标题】：C++ array sizes without constant expressions没有常量表达式的 C++ 数组大小
【发布时间】：2016-03-23 12:43:11
【问题描述】：

我正在阅读 Stroustrup's C++ 之旅。在第 9 页，他说：

"数组的大小必须是常量表达式。"

稍后，在 pg. 16、他使用如下代码示例：

void vector vector_init(Vector& v, int s)
{
  v.elem = new double[s]; // Allocate an array of s doubles
  v.sz = s;
}

这里s不是常量表达式，那么如何将v.elem初始化为new double[s]合法呢？

【问题讨论】：

栈上的数组需要常量表达式，而不是堆上的。 learncpp.com/cpp-tutorial/79-the-stack-and-the-heap
段落的其余部分暗示了第 9 页的引用是指数组的声明。
@GillBates 它与数组的存储位置无关。如果数组是类的成员并且该类的实例是动态分配的，则数组声明仍然需要常量表达式大小，尽管实际数组“在堆上”。
作者还称这本书很“薄”。在我看来，这不是一本可以从中学习这些基本概念的书。
@molbdnilo 这显然不是我的意思。我说的是数组本身是如何初始化的。通过new 使用指向它的指针或只是在本地。

标签： c++ arrays

【解决方案1】：

已分配数组（即使用new[] 表达式创建的数组，如new double[s]）之间存在区别，其生命周期必须由代码管理（通过delete[]）和声明的数组，其生命周期仅由其作用域管理：

int* p = new int[s];  // allocated array, p has type int*
int q[10];            // declared array, q has type int[10]
std::vector<int> u;   // has member allocated array
std::array<int, 5> v; // has member declared array

区分不是基于堆栈/堆。声明的数组可以在堆上分配（例如new array<int,5>）或不在堆栈上（例如static double x[100];）

使用 已分配 数组，大小不必是常量表达式。大小将简单地编码到分配器以某种方式产生的内存块中（例如实际数据开始之前的四个前导字节），以便相应的delete[] 知道要删除多少元素。

对于已声明数组（或未分配数组，没有new/malloc/等），大小必须^†编码到类型中，以便析构函数知道该做什么。唯一允许的标准数组声明是：

T D[constant-expression_opt];

（其中D 是一个声明符，可以是名称或另一个数组声明等）声明的数组不限于堆栈。请注意，为了增加混淆，常量表达式是可选的。

数组在 C++ 中提供了许多混淆来源。分配和声明的数组具有不同的大小规则和不同的管理实践，但您可以将T* 分配给其中任何一个，并且它们被等效索引。分配的数组是一个指针（这就是你得到的全部），但声明的数组衰减指向一个指针（但是一个数组！）。

^†请注意，有一个可变长度数组 (VLA) 的概念。例如，gcc 支持它们作为扩展，但它们是非标准 C++。不过，它会定期提出，您可以查看this question 了解有关它们的更多信息。

【讨论】：

比目前最受好评的答案要好得多。
也许您还可以添加有关sizeof 运算符行为的信息（例如sizeof(p) == sizeof(int *) 与sizeof(q) == 10*sizeof(int)）
@king_nak 我不认为这是添加额外信息，因为类型已经列出。重要的是类型。
这是分配和声明数组的另一个区别属性。初学者经常尝试使用sizeof(arr) 来获取已分配数组中的元素数量，但这不会给出正确的结果。我只是觉得值得一提
@king_nak 我会说类型是 the 区别属性。大小是类型的函数。

【解决方案2】：

当创建一个由编译器管理其内存的数组时，它的大小必须是（编译时）常量。例如：

int a[5];
const int sz = 7;
int b[sz] = {0};

（某些语言例如：C（C99 及以上）支持动态数组大小）

如果您想要一个动态大小的数组（您提供的示例 sn-p），您需要自己为其分配内存，您还需要在完成后使用 delete 释放它。这种数组的大小也可以是非常量的。此外，您需要自己管理内存，分配可能会失败，并且运算符（例如sizeof）将在指针而不是数组上进行操作。

在现代 C++（C++11 及更高版本）中，即使 stl 容器 std::array 也必须具有恒定大小。

【讨论】：

【解决方案3】：

报价

数组的大小必须是常量表达式。

说的是数组声明，比如

double a[EXPR];

其中EXPR 必须确实是一个常量或 constexpr（C 具有可变长度数组，但它们不是标准 C++ 的一部分）。

你提到的反例表达，

new double[s]

不是数组，尽管有[]。它是一个new-expression，并产生一个指针，而不是一个数组。您没有显示v.elem 的定义，但我可以看出它是一个指向双精度的指针。

关于新表达式的链接讨论中的注释

如果 type 是数组类型，则除第一个维度之外的所有维度都必须指定为正数{类似于整数常量 - 省略细节}。

所以上面提到的type是double[s]，这是明确允许的。

诚然，数组和 传递给新表达式的数组类型之间的区别有点微妙，但你不能仅仅因为 [] 就将它们混为一谈，就像你一样可以声称

map["key"]

声明一个长度为"key"的数组违反了某些规定。

【讨论】：