面试题：复杂C语言多维数组初始化及动态分配

Question

编写一个函数，该函数接收三个参数，分别表示三维数组每一维的大小。在函数内部动态分配内存创建一个三维数组，并对其进行初始化，初始化规则为每个元素的值是其三个下标的乘积。完成初始化后，在主函数中调用该函数并输出数组的部分元素以验证结果。阐述这种动态分配内存进行多维数组初始化时，需要注意的内存管理问题。

Answer 1

#include <iostream>
#include <cstdlib>

// 动态分配三维数组并按规则初始化
int*** createAndInitialize3DArray(int x, int y, int z) {
    int*** array = new int**[x];
    for (int i = 0; i < x; ++i) {
        array[i] = new int*[y];
        for (int j = 0; j < y; ++j) {
            array[i][j] = new int[z];
            for (int k = 0; k < z; ++k) {
                array[i][j][k] = i * j * k;
            }
        }
    }
    return array;
}

// 释放三维数组的内存
void delete3DArray(int*** array, int x, int y) {
    for (int i = 0; i < x; ++i) {
        for (int j = 0; j < y; ++j) {
            delete[] array[i][j];
        }
        delete[] array[i];
    }
    delete[] array;
}

int main() {
    int x = 2, y = 3, z = 4;
    int*** arr = createAndInitialize3DArray(x, y, z);

    // 输出部分元素验证结果
    std::cout << "arr[1][2][3] = " << arr[1][2][3] << std::endl;

    delete3DArray(arr, x, y);
    return 0;
}

内存管理问题阐述

1. 内存分配：在动态分配多维数组时，需要逐步分配每一维的内存。如上述代码，先分配最外层数组指针，再依次分配内层数组指针和实际元素内存。如果分配过程中出现内存不足，需要适当处理错误（如返回 nullptr 并提示错误）。
2. 内存释放：释放内存时，顺序必须与分配顺序相反。先释放最内层数组，再释放中间层数组指针，最后释放最外层数组指针。如果释放顺序错误，可能导致内存泄漏。
3. 避免悬空指针：在释放内存后，应将指针设置为 nullptr，以避免悬空指针。悬空指针指向已释放的内存，可能导致程序崩溃或未定义行为。