为什么我在 C 中的多维动态分配不起作用？答案

【问题标题】：Why is my multi-dimensional dynamic allocation in C not working?为什么我在 C 中的多维动态分配不起作用？
【发布时间】：2011-03-21 06:30:24
【问题描述】：

我一直试图找出我在 C 中分配和使用多维动态分配数组的问题。我非常感谢任何帮助。

我尝试了两种方法。第一个：

cdr = (double ***) malloc(NUM_REGIONS * sizeof(double **));
for(i=0; i<NUM_REGIONS; i++){
   cdr[i] = (double **) malloc(numRatings * sizeof(double *));
   for(j=0; j<numRatings; j++){
       cdr[i][j] = (double *) malloc(remQuarters * sizeof(double));
   }
}

第二个：

tempPtr1 = (double *) malloc(NUM_REGIONS * numRatings * remQuarters * sizeof(double) );
tempPtr2 = (double **) malloc (NUM_REGIONS * numRatings * sizeof(double *));
cdr = (double ***) malloc(NUM_REGIONS * sizeof(double **));
for(i=0; i< NUM_REGIONS; i++){
    cdr[i] = tempPtr2 + i;
    for(j=0; j < numRatings; j++) cdr[i][j] = tempPtr1 + i * NUM_REGIONS + j;
}

两者都不起作用。在这两种情况下，每个 cdr[i] 最终都指向同一个地方。我第一次进入“i”循环时，所有 cdr[i]（即 cdr[0]、cdr[1]、cdr[2] 等）都设置为相同的值。随后的循环不会改变它们中的任何一个。

我怀疑运算符优先级有问题，或者我解引用错误，但我无法弄清楚。

谢谢。

更新

我整理了以下简化的代码，似乎可以正常工作。但是，虽然输出完全符合预期，但当我在调试器中单步执行时，我仍然会遇到同样的奇怪行为。我开始认为我的代码的根本问题可能在其他地方，而我刚刚被调试器的问题转移（或者可能只是因为我对输出的误解）。是否有已知原因导致 Visual Studio 中“cdr[0]”、“cdr[1]”等的手表无法显示我期望的内容？

#include "stdafx.h"
#include "stdio.h"
#include "stdlib.h"

#define NUM_REGIONS 50


void printArray(double *inVec, int len){
    int i;
    for(i=0; i<len; i++) printf("%f\t",inVec[i]);
    printf("\n");
}

int main(array<System::String ^> ^args){

    int numRatings = 25, remQuarters = 100, i, j, k;
    double ***cdr;
    char dummy;

    cdr = (double ***) malloc(NUM_REGIONS * sizeof(double **)); 
    for(i=0; i<NUM_REGIONS; i++){ 
        cdr[i] = (double **) malloc(numRatings * sizeof(double *)); 
        for(j=0; j<numRatings; j++){ 
            cdr[i][j] = (double *) malloc(remQuarters * sizeof(double)); 
        } 
    }

    for(i=0; i<NUM_REGIONS; i++){
        for(j=0; j<numRatings; j++){
            for(k=0; k<remQuarters; k++){
                cdr[i][j][k] = 100*i + 10*j +k;
            }
        }
    }

    for(i=0; i<5; i++) printf("%f\t",cdr[1][1][i]);
    printf("\n");
    for(i=0; i<5; i++) printf("%f\t",cdr[3][1][i]);
    printf("\n");
    for(i=0; i<5; i++) printf("%f\t",cdr[1][3][i]);
    printf("\n");
    for(i=0; i<5; i++) printf("%f\t",cdr[i][i][i]);
    printf("\n");
    printArray(cdr[1][1], 5);
    printArray(cdr[3][3], 5);

    scanf("%c", &dummy);
    return 0;
}

再次感谢所有反馈。

【问题讨论】：

我试过你的第一个 sn-p。它和我一起工作。而且 cdr[i] 每次都是一个新位置，没有任何问题。
我的猜测是：你的 numRatings 变量等于 0 或未初始化
@stacker, cdr 被声明为 double ***cdr;声明中还有一些其他变量，但这不重要，不是吗？ @Ben，numRatings 等于 27。在调试器中显示良好。
@Mark 因为它被声明为***指针，所以编译器无法找出你的第一个索引的行有多大，因此 ssegiv 答案是要走的路。
您确定这不能正常工作吗？你看到了什么地址？你确定地址完全一样吗？您的第一种方法似乎是有效的，我的测试证实了这一点。

标签： c arrays pointers indirection

【解决方案1】：

很久以前在大学时，我得出结论，应该用一维数组来模拟 C 中的多维数组。第一个需要分配一个足够大的缓冲区来容纳所有元素。对于将是ncolumns*nrows*sizeof(element) 的二维数组。然后通过将多维索引转换为一维索引来访问数组元素。对于二维数组，访问 A(i,j) 将转换为 bufA[i*ncolumns+j]。

【讨论】：

这确实发生在我身上，可能就是我最终要走的路。我只是认为数组表示法更容易阅读和理解。但我想只有当它有效时才重要！

【解决方案2】：

问题在于您的取消引用。 cdr[i][j] 不会做你想做的事。当您分配cdr[i] 时，您将在该索引处放置一个指针。但是，cdr[i][j] 不会取消引用 cdr[i]。它假定您有一个矩形内存块，并将适当的值添加到 cdr 以确定cdr[i][j] 的位置。您可能必须使用 *s 手动解除引用。

【讨论】：

?!?我一直使用这种技术来制作参差不齐的数组。
它的行为完全符合预期。在这种情况下，cdr[i][j] != cdr[i*rowlen+j]。在问题中，cdr 的类型为 double ***。这使得cdr[i] 的类型为double **，而cdr[i][j] 的类型为double *。语法正确。

【解决方案3】：

我很难弄清楚你到底遇到了什么问题。

我为一个多维双精度数组尝试了以下方法并且没有问题：

int i, j;
int rows = 5;
int columns = 10;
int z_axis = 5;
double ***cdr = malloc(rows * sizeof(double **));
for (i = 0; i < rows; i++)
{
  cdr[i] = malloc(columns * sizeof(double *));
  for (j = 0; j < columns; j++)
  {
    cdr[i][j] = malloc(z_axis * sizeof(double));
  }
}

有关此问题的详细信息，请参阅 c-faq：http://c-faq.com/aryptr/dynmuldimary.html

【讨论】：

【解决方案4】：

cdr 应该是什么？一个双精度的 3D 数组（这是我假设的，基于你的 sn-p）？指向双精度指针的二维数组？还是指向二维双精度数组的指针？

假设第一个：

#include <stdlib.h>

int main(void)
{
  double ***cdr = malloc(sizeof *cdr * NUM_REGIONS);
  if (cdr)
  {
    size_t i;
    for (i = 0; i < NUM_REGIONS; i++)
    {
      cdr[i] = malloc(sizeof *cdr[i] * numRatings);
      if (cdr[i])
      {
        cdr[i][j] = malloc(sizeof *cdr[i][j] * remQuarters);
      }
    }
  }
  return 0;
}

需要注意的几点：

不要转换malloc() 的返回值。从 C89 开始，您不需要（void 指针被隐式转换为目标指针类型），如果您忘记包含 stdlib.h 或在范围内没有 malloc() 的原型，则强制转换将抑制有用的“分配的不兼容类型”诊断。
对正在分配的对象使用sizeof 运算符，而不是类型表达式。如果目标对象的类型发生变化，这可以保护您；我认为它也有助于提高可读性。

这应该有效；你应该有一个相当于

的双精度 3D 数组

double cdr[NUM_REGIONS][numRatings][remQuarters];

【讨论】：

我可以看到更多的上下文会有所帮助。我不清楚 double 的 3D 数组与指向 double 的 2D 指针数组有何不同。我试图获得两者的特征。最终，我试图发送cdr[region][rating] 作为指向函数的双倍指针。该函数将double *cdr1 作为参数，然后将所有remquarters 值作为cdr1[i] 循环。那有意义吗？另外，感谢您提供的一般“良好的内务管理”说明。
是的，这是有道理的。通过简单地将 cdr 声明为 3D VLA（如果您有可用的 C99 编译器；如果没有，您将被分段分配卡住），您可能会省去一些麻烦。请记住，在大多数情况下，数组表达式的类型从“T 的 M 元素数组”“衰减”到“指向 T 的指针”。如果你将cdr声明为一个3D数组，比如double cdr[X][Y][Z];，那么表达式cdr[i][j]的类型就是“Z-element array of double”，但是当你把它传递给一个函数时，它会“衰减”输入“双倍指针”。

【解决方案5】：

事实证明，所编写的代码是有效的（尽管正如一些人指出的那样，它确实有改进风格的空间）。我将代码中的真正问题跟踪到一些对于缓冲区来说太大的文件输入（这对我来说是错误检查的一个教训）。

调试器给出了一些奇怪的输出，让我专注于这部分代码。我仍然不明白为什么我的调试器会在其他人没有的情况下这样做，但我会改天处理。

【讨论】：