C - 在函数中分配矩阵

Posted 2023-02-23

【中文标题】C - 在函数中分配矩阵

【英文标题】：C - allocating a matrix in a function

【发布时间】：2013-04-06 22:43:35

【问题描述】：

我正在尝试使用一个获取其维度和三重指针的函数来分配一个矩阵。我已经分配了一个 int**（设置为 NULL）并且我将它的地址作为函数的参数传递。由于某种原因，这给了我一个内存访问冲突。

void allocateMatrix(int ***matrix, int row, int col)

    int i;
    if((*matrix = (int**)malloc(row * sizeof(int*))) == NULL)
    
        perror("There has been an error");
        exit(EXIT_FAILURE);
    
    for(i = 0; i < row; ++i)
    
        if((*matrix[i] = (int*)malloc(col * sizeof(int))) == NULL)
        
            perror("There has been an error");
            exit(EXIT_FAILURE);
        
    


/* main.c */

    int** matrix = NULL;
    allocateMatrix(&matrix, MATRIX_ROW, MATRIX_COL); //error

【问题讨论】：

你的结构效率低下。使用单个数组而不是数组数组，并使用[y*width+x]

访问

@Dave 我知道，但是指针算法已经够吓人了……

@Venom 只有一个指针而不是指向指针数组的指针不是更可怕吗？ :)

@hyde 也许我稍后会更改它，尺寸足够小以防止显示效率低下。我知道 malloc 及其衍生物非常昂贵。

【参考方案1】：

你需要改变

if((*matrix[i] = (int*)malloc(col * sizeof(int))) == NULL)

到

if(((*matrix)[i] = (int*)malloc(col * sizeof(int))) == NULL)
//  ^       ^

在使用数组下标之前，您需要取消引用matrix。 *matrix[i] 等价于*(matrix[i])

【讨论】：

我现在不知道该接受哪一个。你是第一个回答但没有解释的人。无论如何，这对你来说可能是微不足道的:)

@Venom 很高兴它为您修复。您可以对多个答案进行投票，也可以接受，因此如果多个答案对您有所帮助，您可以识别多个答案:-)

【参考方案2】：

这是运算符优先级的问题。在

if ((*matrix[i] = (int*)malloc( ... ))

默认优先级是*(matrix[i])，而您应该使用(*matrix)[i]。

我仍然建议将矩阵分配为连续数组，而不是作为指向数组的指针数组。

【参考方案3】：

我已经为 gcc C11/C99 做了一个解决方案，基于链接具有适当的分配功能：

http://c-faq.com/aryptr/dynmuldimary.html

http://c-faq.com/aryptr/ary2dfunc3.html

在cmets中经过一番讨论，很明显matrix2被正确分配了，可以将它作为matrix2[0]（数据在一维数组），强制转换为 (double (*)[])

//compile with gcc --std=c11 program.c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#define MX 9
#define MY 14

void input_matrix(int row, int column, double matrix[row][column]);
void print_matrix(int row, int column, double matrix[row][column]);
double **alloc_matrix2(int row, int column);
double  *alloc_matrix3(int row, int column);
void    *alloc_matrix4(int row, int column);

int main()

    int i=MX, j=MY;
    printf("Generate input values and print matrices with functions fn(int w, int k, double matrix[w][k]) (in C99 and C11)\n");
    double matrix1[i][j];
    input_matrix(MX,MY,matrix1);
    printf("matrix static\n");
    print_matrix(MX,MY,matrix1);


    double **matrix2; //data of matrix2 is just matrix3                 
    matrix2=alloc_matrix2(MX,MY); 
    input_matrix(MX,MY,(double (*)[])(*matrix2));
    printf("matrix two times allocated one for pointers, the second for data (double (*)[])(m[0])\n");
    print_matrix(MX,MY,(double (*)[])(matrix2[0]));
    free(*matrix2);
    free(matrix2);


    double *matrix3=alloc_matrix3(MX,MY);
    input_matrix(MX,MY,(double (*)[])matrix3);
    printf("matrix allocated as two-dimensional array\n");
    print_matrix(MX,MY,(double (*)[])matrix3);
    free(matrix3);

    j=MY;
    double (*matrix4)[j];
    matrix4 = (double (*)[])alloc_matrix4(MX,MY);
    input_matrix(MX,MY,matrix4);
    printf("matrix allocated via pointer to array m = (double (*)[])malloc(MX * sizeof(*m))\n");
    print_matrix(MX,MY,matrix4);
    free(matrix4);
    printf("\nThe End!\n");
    return 0;


void input_matrix(int row, int column, double matrix[row][column])
    for(int i=0; i<row; i++)
        for(int j=0; j<column; j++)
            matrix[i][j]=i+1;
    


void print_matrix(int row, int column, double matrix[row][column])
    for(int i=0; i<row; i++)
        for(int j=0; j<column; j++)
            printf("%.2lf ", matrix[i][j]);
        printf("\n");
    


double **alloc_matrix2(int row, int column)
    double **matrix;
    matrix=malloc(row*sizeof(double*));
    matrix[0] = (double *)malloc(row*column*sizeof(double));
    for(int i = 1; i < row; i++)
        matrix[i] = matrix[0]+i*column;
    return matrix;


double *alloc_matrix3(int row, int column)
    double *matrix;
    matrix=malloc(row*column*sizeof(double));
    return matrix;


void *alloc_matrix4(int row, int column)
    double (*matrix)[column];
    matrix = (double (*)[])malloc(row*sizeof(*matrix));
    return matrix;

【讨论】：

matrix2 版本会导致未定义的行为（T ** 与 T (*)[n] 不同）。将编译器错误隐藏在强制转换后面并不能解决任何问题。

matrix3 和 marix4，代码没问题（它有可以删除的不必要的强制转换）但是 cmets 是错误的。 matrix4 是通过指向数组的指针（不是指向数组的指针数组）分配的。

@Matt McNabb：我添加了一些新的 cmets。你能解释一下为什么 matrix4 只是通过指向数组的指针而不是 MX 维度的数组吗？而 matrix2 解决方案正在发挥作用：它与 matrix3 相同，但有一个额外的指针数组。 matrix2 的数据是一维数组。

Matrix2 不起作用，您有一个正确分配的锯齿状数组，但它不能传递给期望连续内存块的函数。 input_matrix 函数将在第一行末尾的未分配内存上涂鸦（并且 print_matrix 函数读取相同的内存）。在 matrix4 中，您分配一个数组，其每个元素都是另一个数组。返回的是指向外部数组第一个元素的指针。

@Matt McNabb：所以这个站点解决方案c-faq.com/aryptr/dynmuldimary.html 是正确的。他们使用了这样的指针数组设计c-faq.com/aryptr/array2.gif。但是 print_matrix 可以读取未分配的内存吗？如何在代码中证明？