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C++指针与数组结合实现矩阵运算

P粉602998670

发布： 2025-09-13 08:23:01

原创

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使用指针与数组结合可提升C++矩阵运算效率，尤其在动态内存分配时。通过指针传参或创建动态二维数组，能灵活实现矩阵加法、乘法等操作，避免列数固定限制，增强程序通用性与性能。

c++指针与数组结合实现矩阵运算

在C++中，利用指针与数组结合的方式实现矩阵运算，可以提升程序的灵活性和效率。尤其在处理大型矩阵时，动态内存分配与指针操作能有效管理内存并提高运行速度。下面介绍如何使用指针与一维/二维数组表示矩阵，并实现基本的矩阵加法、乘法等运算。

矩阵的指针表示方法

矩阵可以用二维数组表示，但在函数传参或动态分配时，使用指针更灵活。

方式一：静态二维数组传参

void addMatrix(int mat1[][3], int mat2[][3], int result[][3], int rows, int cols)

这种写法要求列数固定，不够通用。

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方式二：使用指向指针的指针（动态二维数组）

int** matrix = new int*[rows];
for (int i = 0; i matrix[i] = new int[cols];

这种方式可动态创建任意大小的矩阵，适合不规则或运行时确定尺寸的情况。

方式三：用一维数组模拟二维矩阵（推荐用于运算）

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int* matrix = new int[rows * cols];

通过下标映射：

matrix[i * cols + j]

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表示第 i 行第 j 列元素。这种方式内存连续，利于缓存优化，也便于传参。

矩阵加法实现（基于一维指针）

两个同阶矩阵相加，对应元素相加即可。

void matrixAdd(int* a, int* b, int* result, int rows, int cols) {
  for (int i = 0; i     for (int j = 0; j       result[i * cols + j] = a[i * cols + j] + b[i * cols + j];
    }
  }
}

矩阵乘法实现（行×列累加）

矩阵乘法要求第一个矩阵的列数等于第二个的行数。结果矩阵大小为 rows1 × cols2。

void matrixMultiply(int* a, int* b, int* result,
              int rows1, int cols1, int cols2) {
  for (int i = 0; i     for (int j = 0; j       result[i * cols2 + j] = 0;
      for (int k = 0; k         result[i * cols2 + j] += a[i * cols1 + k] * b[k * cols2 + j];
      }
    }
  }
}

完整使用示例

以下是一个简单调用示例：

int main() {
  int rows = 2, cols = 3;
  int* mat1 = new int[rows * cols]{1,2,3,4,5,6};
  int* mat2 = new int[rows * cols]{2,3,4,5,6,7};
  int* sum = new int[rows * cols];

  matrixAdd(mat1, mat2, sum, rows, cols);

  // 输出结果
  for (int i = 0; i     for (int j = 0; j       cout     }
    cout   }

  // 释放内存
  delete[] mat1;
  delete[] mat2;
  delete[] sum;

  return 0;
}

使用指针操作矩阵虽然需要手动管理内存，但对理解底层数据布局和性能优化非常有帮助。现代C++项目中也可封装成类或使用