可变长数组在C++中如何实现 动态内存分配与realloc的使用

在c++++中手动实现可变长数组需使用new/delete管理内存，1.初始分配固定大小内存并维护size与capacity；2.当size超过capacity时，分配原两倍的新内存；3.拷贝旧数据并释放旧内存；4.更新capacity。例如插入第5个元素时，将容量从4扩容至8。此方法优点是控制精细，缺点易出错。虽然可用realloc但不推荐用于非pod类型，因其不调用构造/析构函数且需注意检查返回值、内存来源等问题。建议封装类管理逻辑，如定义包含data、size、capacity的结构体，并实现push_back及resize方法。总之，手动实现较繁琐且易错，若无特殊需求应优先使用std::vector。

在C++中实现可变长数组，主要依赖于动态内存分配。虽然C++标准库已经提供了 std::vector 这样的容器来自动管理动态数组，但在某些特定场景下，比如嵌入式开发或性能敏感的底层代码中，我们仍然需要手动实现类似机制。

实现的核心在于使用 new 和 delete[] 来申请和释放内存，并在容量不足时重新分配更大的内存空间，把旧数据拷贝过去，再释放旧内存——这一步类似于 C 语言中的 realloc 功能。

使用 new/delete 手动实现动态扩容

要实现一个简单的可变长数组，基本思路如下：

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• 初始分配一定大小的内存（例如 4 或 8 个元素）
• 维护两个变量：size 表示当前已使用的元素数量，capacity 表示当前分配的总空间
• 当插入新元素导致 size >= capacity 时，进行扩容操作：
  • 分配新的、更大的内存空间（通常是原来的两倍）
  • 将旧数据复制到新内存
  • 释放旧内存
  • 更新 capacity

举个例子，如果你维护的是一个 int 类型的动态数组，初始容量为 4，当第 5 个元素要插入时，就要重新分配 8 个 int 的空间。

这种方式的优点是控制更精细，缺点是容易出错，比如忘记拷贝数据、忘记释放旧内存、或者指针未更新等。

realloc 能不能用？有什么问题？

在 C++ 中也可以使用 C 标准库的 malloc 和 realloc，但不推荐用于对象类型，尤其是带有构造/析构函数的类类型。

原因很简单：

• realloc 只做内存拷贝，不会调用构造函数和析构函数
• 如果你用它处理非 POD（Plain Old Data）类型的数据，行为是未定义的

不过对于像 int、char 这样的基础类型来说，还是可以用的。只是要注意以下几点：

• 每次 realloc 后要检查返回值是否为 NULL，防止内存分配失败
• 原始内存必须是通过 malloc / calloc 分配的，不能混用 new 和 realloc
• 不要直接将返回结果赋给原指针，否则一旦失败会导致原指针丢失

所以，如果你想写一个兼容性更强的动态数组，最好还是坚持使用 C++ 的 new 和 delete[]。

简单封装一个动态数组结构

如果你不想每次都从头开始写，可以简单封装一个结构体或类来管理这些逻辑。比如：

struct DynamicArray {
    int* data;
    int size;
    int capacity;

    DynamicArray() : data(new int[4]), size(0), capacity(4) {}

    ~DynamicArray() {
        delete[] data;
    }

    void push_back(int value) {
        if (size == capacity) {
            resize(capacity * 2);
        }
        data[size++] = value;
    }

private:
    void resize(int new_capacity) {
        int* new_data = new int[new_capacity];
        for (int i = 0; i < size; ++i) {
            new_data[i] = data[i];
        }
        delete[] data;
        data = new_data;
        capacity = new_capacity;
    }
};

这段代码虽然简陋，但展示了手动实现动态数组的基本模式。你可以根据需求扩展更多功能，比如插入、删除、索引访问等。

基本上就这些。手动实现可变长数组不算复杂，但确实容易忽略一些细节，比如边界判断、内存释放时机等。如果不需要特别定制，还是建议优先使用 std::vector。

以上就是可变长数组在C++中如何实现 动态内存分配与realloc的使用的详细内容，更多请关注php中文网其它相关文章！