C++:配列型(サイズ含む)へのポインタをnewで生成したい

Question

C/C++の配列へのポインタは要素へのポインタにて代用される場合が多いです。(int foo[3];とした時、fooはint型へのポインタとなる等。)

しかし、C++の場合、配列の要素数まで含めた型を定義できます。
例えば、typedef int Int3Array[3];とすれば、Int3Arrayはint[3]型として定義できます。
この時Int3Array*はint[3]型へのポインタとなります。

そして、Int3Array* bar=new Int3Array;としたいのですが、できません。
MinGWの場合、error: cannot convert 'int*' to 'int (*)[3]' in initializationというエラーになります。
new[]が呼ばれてしまい、戻り値の型がint型へのポインタになってしまうのだと思います。

new[]ではなくnewを呼ばせる構文はないでしょうか？

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【追記】
現在、開発中のライブラリにて配列型のnewをサポートするかどうか検討中です。
そもそもC++にて配列型をnewできないのであればエラー処理する予定です。
しかし、もし、配列型をnewできるのであればサポートしたいと考えています。

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【実装しました】
raccyさんご提案のreinterpret_cast<>を使う方法でうまくいきました。私が何か見落として無ければ必要な機能に全て対応できた筈です。また、私に可能な確認とcatsforepawさんのclangでの確認により、使っても大きな問題にはならないだろうと判断しました。

最初にご提案頂いたraccyさんの回答をベスト・アンサーとさせて頂きました。
raccyさん、catsforepawさん、ありがとうございます。
また、epistemeさんもお付き合い、ありがとうございます。

Answer 1

いろいろ試してみましたが、raccyさんが回答されているようにキャストするとそれっぽく動きはしますが、deleteが怪しいです。

このコードをVC++/g++/clangでテストしてみました。

#include <iostream>

static int count = 0;

struct Hoge
{
	int No;

	Hoge()
	{
		this->No = count++;
		std::cout << "create " << this->No << std::endl;
	}

	~Hoge()
	{
		std::cout << "delete " << this->No << std::endl;
	}
};

int main()
{
	typedef Hoge HogeArray[5];

	HogeArray *p = reinterpret_cast<HogeArray *>(new HogeArray);
	std::cout << "p=" << p << std::endl;
	std::cout << "*p=" << *p << std::endl;
	for(auto&& x : *p)
		std::cout << "No=" << x.No << std::endl;
	delete p;
	//delete[] p;
	return 0;
}

出力内容(VC++) ※g++,clangでもアドレスの形式が違うだけでほぼ同様

create 0
create 1
create 2
create 3
create 4
p=00000297E7153BE8
*p=00000297E7153BE8
No=0
No=1
No=2
No=3
No=4
delete 4
delete 3
delete 2
delete 1
delete 0

いずれもコンパイルでき、delete pでもちゃんと配列の要素に対してデストラクタが呼ばれています。ただし、VC++とclangではdelete pではdeleteが配列形式でないという警告が出てdelete[] pだと警告は出ませんでした。
VC++,g++,clangともにdelete[] pでも問題なく動きます。

Comments

[Chironian]

色々試して頂いて、ありがとうございます。
特にclangでのトライありがたいです。

> clangではdelete p,delete[] pともにエラーが発生してコンパイルできませんでした。

なるほど。
どんなエラーメッセージでした？　規格違反っぽいメッセージじゃなかったですか？

[catsforepaw]

すみません。エラーの内容をよく見ずに書いてしまったのですが、clangでもコンパイルは通りました。clang++の++を付け忘れてコンパイルしたのでエラーになっていただけです。
（回答の方を書き直します。）

結果としては、clangはVC++と同じく`delete p`では配列に対するdeleteが`delete[]`になっていないというものです。

[Chironian]

了解です。
clangでも通るなら使ってよさそうですね。

Answer 2

無理矢理キャストしたらなんかできました。でも、これで正しいのかどうかよくわかってません。

#include <iostream>
typedef int int3Array[3];

int main()
{
	int3Array *a = reinterpret_cast<int3Array *>(new int3Array());
	(*a)[0] = 1;
	(*a)[1] = 2;
	(*a)[2] = 3;
	std::cout << a << ": " << *a << ": {" << (*a)[0] << ", " << (*a)[1]
		  << ", " << (*a)[2] << "}" << std::endl;
	return 0;
}

aと*aが同じなんですけど、それぞれへはちゃんとアクセスできるみたいです。配列へのポインタってそういう動きなんでしょうか、うーんわからない。

Comments

[Chironian]

回答、ありがとうございます。

あ、なるほど。

msvcでステップ実行してみたところ、new[]で確保されてました。（その中で単にnewを呼んでました。）
そして、delete[] a;で開放しないと警告が出ました。
また、_CrtSetDbgFlag()を使ってメモリリーク検出されませんでした。
ならば問題なさそうな気がします。

MinGWではdelete a;もdelete[] a;も警告でませんでした。
しかし、そもそも、int *b=new int[10];については、delete b; delete[] b;の両方がMinGW、msvcの両方で警告でないし．．．

どうやらreinterpret_cast<>で実使用上は問題なさそうな気がします。

ただ、処理系依存してそうな感じも少ししますので、もう少しだけオープンさせて下さい。

[Chironian]

> aと*aが同じなんですけど、

は、たぶん、aは配列型のインスタンスへのポインタで、*aは配列の先頭要素へのポインタではないかと思います。

Answer 3

C++11 なら 固定長配列には std::array がオススメ。

#include <array>
typedef std::array<int,3> Int3Array;
int3Array* bar = new Int3Array();
 

Comments

[Chironian]

回答、ありがとうございます。

なるほど。しかし、それでは配列型とは異なります。
といいますか、型を定義するのは私ではなく、開発中の自作ライブラリを使うユーザ側なので、可能なものなら配列型をサポートしたいと考えています。
そして、逆に配列型のnewができないのであればエラーとする予定です。

説明不足で申し訳ないです。

[episteme]

std::array<T,N> は T[N] を内包しててその先頭ポインタを取り出せますけど、それでもダメ?

int3Array* bar = new Int3Array();
int* head = bar->data();

[Chironian]

std::array<>を含む標準ライブラリのコンテナは全てサポートする予定です。
そして、std::array<>は要素数Nを明示的に与える必要があるため、通常の配列の方が便利な場面（初期化リストで要素数Nを与えたいケース）もあります。
なので、可能であれば配列型もサポートしたいのです。