C：初始化结构内的动态数组

Question

我正在尝试在 C 中实现我自己的基本版本的矩阵乘法，并基于另一种实现，我制作了一个矩阵数据类型。代码有效，但作为一个 C 新手，我不明白为什么。

问题：我有一个结构，里面有一个动态数组，我正在初始化指针。见下文：

// Matrix data type
typedef struct
{
    int rows, columns;      // Number of rows and columns in the matrix
    double *array;          // Matrix elements as a 1-D array
} matrix_t, *matrix;

// Create a new matrix with specified number of rows and columns
// The matrix itself is still empty, however
matrix new_matrix(int rows, int columns)
{
    matrix M = malloc(sizeof(matrix_t) + sizeof(double) * rows * columns);
    M->rows = rows;
    M->columns = columns;
    M->array = (double*)(M+1); // INITIALIZE POINTER
    return M;
}

为什么需要将数组初始化为(double*)(M+1)？似乎 (double*)(M+100) 也可以，但是例如(double *)(M+10000) 不再起作用，当我运行我的矩阵乘法函数时。

Answer 1

M+1 指向紧跟在M 之后的内存（即跟在两个int 和double* 之后）。这是您为矩阵数据分配的内存：

matrix M = malloc(sizeof(matrix_t) + sizeof(double) * rows * columns);
                                     ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^

使用M+100 或M+10000 然后尝试填充矩阵将导致undefined behaviour。这可能会导致程序崩溃，或者程序似乎可以运行（但实际上已损坏），或者介于两者之间。

Answer 2

你需要初始化它，否则（等待它）它是未初始化的！

你不能将未初始化的指针用于任何事情，除非产生未定义的行为。

将其初始化为M + 1 完全正确，而且代码非常好。任何其他值都无法使用您为此确切目的分配的内存。

我的意思是，结构末尾的 double * 不会“自动”指向此内存，这是对您的问题的隐含信念，为什么它应该被初始化。因此，它必须设置为正确的地址。

Answer 3

这种东西的推荐方法是与offsetof结合使用的unsized array。它确保正确对齐。

#include <stddef.h>
#include <stdlib.h>

// Matrix data type
typedef struct s_matrix
{
    int rows, columns;      // Number of rows and columns in the matrix
    double array[];         // Matrix elements as a 1-D array
} matrix;

// Create a new matrix with specified number of rows and columns
// The matrix itself is still empty, however
matrix* new_matrix(int rows, int columns)
{
    size_t size = offsetof(matrix_t, array) + sizeof(double) * rows * columns;
    matrix* M = malloc(size);
    M->rows = rows;
    M->columns = columns;
    return M;
}