为啥我在尝试将元素添加到 vector<vector<int>>（矩阵实现）时出现段错误？

Posted 2023-02-21

【中文标题】为啥我在尝试将元素添加到 vector<vector<int>>（矩阵实现）时出现段错误？

【英文标题】：Why am I getting a segfault trying to add element to vector<vector<int>>(matrix implementation)?为什么我在尝试将元素添加到 vector<vector<int>>（矩阵实现）时出现段错误？

【发布时间】：2015-12-21 01:00:08

【问题描述】：

我在下面包含了对我的 C++ 程序的描述，但我觉得这个问题可能太基本了，所以没有必要描述。本质上，我的“parse_matrix”方法出现了段错误。我已经进行了一些调试并标记了运行结束的行，但我无法弄清楚到底出了什么问题。我正在尝试做的是使用 cin 从输入文件中获取一个数字并将其放入索引 [i][j] 处的矩阵（实现为向量>）。我尝试了不同的方法来设置矩阵中的值（首先

这是程序说明：

我正在编写一个程序，该程序基本上将获取一个包含矩阵信息和要执行的操作的输入文件，并将输出结果矩阵。输入文件的第一行会说“加法”或“乘法”，第二行会说有多少矩阵。然后，每个矩阵将有两行，第一行有两个数字，由空格分隔，确定后续矩阵的维度（行列），其内容将写在一行中并分组为行（所以一个 2x2 矩阵将是 A(1,1) A(1,2) A(2,1) A(2,2) （1,1 是左上角，1,2 是右上角，2,1 是左下角，2,2 是右下角）。

一个示例输入文件，它告诉程序添加 3 个矩阵，所有维度均为 2x2：

add                                                                      
3
2 2
1 2 3 4
2 2
1 1 1 1
2 2 
1 0 1 0

这是我的代码（我已经标记了问题似乎发生的位置）。任何帮助将不胜感激！

#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <cmath>
#include <vector>
using namespace std;

//define dot product
int dot(vector<int> a, vector<int> b)
    int c=0;
    int size = a.size();
    for (int i=0; i<size; i++)
        c += a[i]*b[i];
    
    return c;


//define Matrix struct
struct Matrix 
    vector<vector<int>> mtrx;
    int m;
    int n;

    //overloading "+" for adding matrices
    Matrix operator+ (const Matrix& b)
        Matrix c;
        for (int i=0; i<b.m; i++)
            for (int j=0; j<b.n; j++)

                c.mtrx[i][j] = this->mtrx[i][j] + b.mtrx[i][j];
            
        
        return c;
    

    //overloading "*" for multiplying matrices
    Matrix operator* (const Matrix& b)
        Matrix c;
        for (int i=0; i<b.m; i++)
            for (int j=0; j<b.n; j++)
                vector<int> temp;
                for (int k=0; k<b.m; k++)
                    temp.push_back(b.mtrx[k][j]);
                
                c.mtrx[i][j] = dot(this->mtrx[i],temp);
            
        
        c.n = b.n;
        return c;
    

;

//will apply the designated operation to two matrices
Matrix operation(Matrix a, Matrix b, string op_type)
    Matrix c;
    if (op_type=="add")
        if (a.m == b.m && a.n == b.n) 
            c = a+b;
        
        else 
            cout<<"Dimensions do not match. Addition cannot be performed.";
            exit(1);
        
    
    else if (op_type == "multiply")
        if (a.n == b.m)
            c = a*b;
        
        else 
            cout<<"Inner dimensions do not match. Multiplication cannot be performed.";
            exit(1);
        
    
    else 
        cout<<"This program does not "<<op_type<<" matrices. It only adds or multiplies.";
        exit(1);
    
    return c;


//reads line and sets matrix elements
void parse_matrix(Matrix *p)
    int m,n;
    cin>>m>>n;

    p->m = m;
    p->n = n;

    for (int i=0; i<m; i++) 
        for (int j=0; j<n; j++)
             int x;
             cin>>x;
/************THIS IS WHERE THE SEGFAULT OCCURS***************/
             ((p->mtrx)[i]).push_back(x);
        
    


//prints matrix elements in a line (row, column) lexicographical ordering      using cout 
void print_matrix(Matrix matrix)
    int m = matrix.m;
    int n = matrix.n;

    for (int i=0; i<m; i++) 
        for (int j=0; j<n; j++)
            cout<<matrix.mtrx[i][j];
        
        cout<<endl;

    


//main will read in type of operation, number of matrices, and individual matrices
//each matrix resides on a line, and will be parsed into rows and columns
//each matrix line will be preceded by a line of two ints that specifies the matrix dimensions
int main() 

    string op_type;
    cin>>op_type;
    int num;
    cin>>num;

    Matrix matrix;
    Matrix final;

    parse_matrix(&final);

    for (int k=1; k<num; k++) 
        parse_matrix(&matrix);
        operation(final, matrix, op_type);
    

    print_matrix(final);

    return 0;

【问题讨论】：

temp 中的parse_matrix 是什么？据我所知，它是一个未初始化的变量，代码不可能出现段错误，因为它甚至不编译，更不用说运行了。

这段代码有很多问题。您可以通过正确初始化 Matrix 变量来开始修复它们。你现在拥有它的方式是向量是空的，当你尝试访问它们时你会崩溃。

【参考方案1】：

这段代码有问题：

Matrix c;
...
c.mtrx[i][j] =

这访问越界。 c.mtrx 被创建为 0x0 矩阵，但您尝试访问索引 i,j。 [] 运算符不会自动扩展向量的大小。

您标记的行可能有同样的问题：

((temp.mtrx)[i]).push_back(x);

您的代码没有显示 temp 是什么，但它可能是一个全局变量，还没有 i 那么多行。

相反，您需要确保索引[i] 处的向量条目已经存在，然后再尝试写入其值。您可以使用push_back 作为替代。

【讨论】：

但在我的 for 循环中，i 最初为 0。如果我声明一个 vector 而不明确设置其内容，它仍然会在 [0] 处有一个元素，对吗？

好吧，我不知道我为什么这么想，只是测试了一下，显然向量完全是空的。数组也一样吗？我认为我的困惑来自这样一个事实，即我知道数组的值本质上是指向其第一个条目的指针，然后指向下一个条目，依此类推。我知道向量元素不是连续存储的。那么向量是如何开始的呢？

您可以使用resize 函数来调整向量的大小。或者您可以在构造函数中指定大小。您需要为每一行执行此操作。 C 样式数组不可调整大小，所以我不确定您在说什么。

operator+ 函数的示例：Matrix c( b.m, vector<int>(b.n) );。虽然在这种情况下Matrix c = b; 会更简单，然后在下面的代码中使用+= 而不是+。对于 operator* 函数，您需要进行一些重新设计 - 您尝试写入值，然后在最后更改尺寸，但这是行不通的。