声明多维数组时出现堆栈溢出异常

Question

我对一般的编程有点陌生，并且在声明 3D 和 4D 数组时遇到了问题。我在 main 函数的开头有几个这样的声明，但我已将问题缩小到这 4 个：

string  reg_perm_mark_name[64][64][64];
short   reg_perm_mark_node_idex[64][64][64];
short   reg_perm_mark_rot[64][64][64][4];
short   reg_perm_mark_trans[64][64][64][3];

当我使用这些运行我的程序时，我的可执行文件中会出现“System.StackOverflowException”。我更喜欢动态分配它们的方式，我现在拥有的方式无论如何都是临时的，我不确定如何正确声明数组指针。

例如，我在 4D 数组 reg_perm_mark_trans 中使用的 4 个元素是 [节点索引][区域索引][标记索引][xyz 坐标]。还有一次总共声明了 35 个多维数组。 （其中大多数是 1D 和 2D）我不确定这是否有帮助。

有人可以告诉我如何使这些 4d 数组工作，或者如何使它们使用指针或向量动态分配吗？请描述一下，我还在学习。

Answer 1

为简单起见，假设sizeof(string) == 2（可能更多），您正在尝试在堆栈上分配 (64^3)*9*2 字节。结果是 4,718,592 字节，或大约 4.5 MiB。最有可能的是，您的堆栈中没有 4.5 MiB 可用。

由于这些变量是在main() 中声明的，因此您有两种可能的解决方案：

1. 声明他们static。

2. 在main()之外声明它们，作为全局变量。

这将导致它们在程序启动之前被分配，而不是在堆栈上。这两种方法的唯一区别是它们是否会在其他函数中可见。

也可能有一种方法可以告诉您的编译器程序需要更多的堆栈空间，但我认为将它们设为静态可能是这里更好的解决方案。但是，如果它们位于 main() 以外的函数中，您可能需要执行其他操作。

Answer 2

一个简单的解决方案是使用静态分配（即将您的数组移到任何函数之外，或将它们标记为static）。

请注意，如果您使用 C++ 数组，则用法和占用空间是相同的，但它们的行为类似于正确的容器：

array<array<array<string,64>,64>,64> reg_perm_mark_name;

---

要不安全地使用动态分配，你可以这样写：

auto reg_perm_mark_rot = new short[64][64][64][4];
// ...
delete[] reg_perm_mark_rot;

为了安全使用它，从 C++14 开始（注意最里面的维度得到特殊处理）：

auto reg_perm_mark_rot = std::make_unique<short[][64][64][4]>(64);

当然，您可以使用 array 来代替具有动态选项的 C 样式数组，但是您将有一个额外的间接级别来使用该数组。

Answer 3

这一行：

string  reg_perm_mark_name[64][64][64]

在堆栈上声明 64*64*64 = 262144 个字符串。 std::string 通常约为 32 字节，因此约为 8MB。最大堆栈大小通常约为 1MB。

要动态声明数组，您可以使用std::vector。一般来说，多维std::vectors 可能会有点麻烦，通常最好在访问元素时声明一维向量并转换为单个索引：

std::vector<std::string> reg_perm_mark_name(64*64*64);

int i = 13;
int j = 27;
int k = 7;
reg_perm_mark_name[i + 64*j + 64*64*k] = "Hello world!";

但在这种情况下，您可以通过使用 std::array 而不是 std::vector 来非常有效地声明多维 std::vector 内部类型。使用std::array 避免了过多的内存分配，因为它们具有固定大小。我会使用 typedefs 或使用别名来使声明更清晰：

using StrArray = std::array<std::string, 64>;
using StrArray2D = std::array<StrArray, 64>;

std::vector<StrArray2D> reg_perm_mark_name(64);

reg_perm_mark_name[3][4][7] = "Hello world!";