【问题标题】:2D array pointer access segmentation fault in CC中的二维数组指针访问分段错误
【发布时间】:2016-04-21 23:13:40
【问题描述】:

我正在尝试用 C 语言编写康威生命游戏的代码。我在包含我的宇宙的二维数组方面遇到了一些问题。我将向您展示导致我出现问题的部分代码。实际上有两个问题我无法处理。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "file2ppm.h"

typedef enum { false, true } bool;

void *allocateMemoryFor2DArray(int x, int y);                                   //allocate memory for 2D array
void initializeUniverseFromFile(char* path, int x, int y, int array[x][y]);     //set values of cells from a file   
void initializeUniverseRandomly(int x, int y, int array[x][y]);                 //set random values 
int getNumberOfColumns (FILE *file);                                            //get number of columns in file (yDim of Universe)
int getNumberOfLines (FILE *file);                                              //get number of lines in file (xDim of Universe)
void print2DArray (int x, int y, int array[x][y]);                              //print 2D array    
void setDimensionsFromFile(char* path,int* xDim, int* yDim, int* xDimB, int* yDimB);//set dimensions of Universe

int main(int argc, char * argv[])
{
    int i, j, n;        //loop indexes
    int nsteps;         //Number of generations
    int im, ip, jm, jp; //neighbour boundaries
    int yDim, xDim;     //Universe boundarier defined by user (Living area);
    int xDimB, yDimB;   //Universe boundaries expanded to each side by 1
    int nsum, isum;     //sum of neighbours, sum of alive cells after iteration
    //int **old, **new; //Universe 
    int (*old)[xDimB];      //Universe
    int (*new)[xDimB];      //Universe

    float x;            //to randomize first population
    char *inputPath;    //Path to file with ixDimBtial uxDimBverse
    char *outputPath;   //Path to output ppm files


    //temporary copy
    int yDim_copy, xDim_copy;

    printf("argc: %d\n", argc);
    switch (argc){
        case 4:         //Read the initial Universe from file
            //Take arguments
            nsteps = atoi(argv[1]); //Get number of iterations
            outputPath = argv[2];   //Get path for outputimages
            inputPath = argv[3];    //File with initialize uxDimBverse;
            setDimensionsFromFile(inputPath, &xDim, &yDim, &xDimB, &yDimB);
            old = allocateMemoryFor2DArray(xDimB, yDimB);   //Alocate memory for expanded Universes
            new = allocateMemoryFor2DArray(xDimB, yDimB);
            printf("Before initialize: yDim: %d, xDim: %d\n", yDim, xDim);      //Here the values are good
            //tmp copy
            yDim_copy = yDim;
            xDim_copy = xDim;
            initializeUniverseFromFile(inputPath, xDim, yDim, old);
            printf("After initialize: yDim: %d, xDim: %d\n", yDim, xDim);       //And here one dim is changed
            yDim = yDim_copy;       //I took a copy to avoid this problem for now
            xDim = xDim_copy;

            printf("After taking from copy: yDim: %d, xDim: %d\n", yDim, xDim);//Here dimensions are good again
            memcpy (new, old, xDimB*yDimB*sizeof(old[xDimB][yDimB]));           //Copy old to new
            break;


        default:
            printf("Usage: %s iter_number, output_name, yDim, xDim\n", argv[0]);
            printf("or\n");
            printf("Usage: %s iter_number, output_name, ixDimBtial_input_name\n", argv[0]);
            printf("Note: Initial file have to be in ./data/\n");
            return 1;
    }

    print2DArray(xDim, yDim, old);      //this works fine
    printf("In main: yDim: %d, xDim: %d\n", yDim, xDim);
    printf("%d\n", old[0][0]);          //this works fine
    printf("%d\n", old[2][2]);          //Segmentation failure

    return 0;
}

void *allocateMemoryFor2DArray(int x, int y){
    int (*array)[y] = malloc( sizeof(int[x][y]) );      //Allocate memory
    if (array == NULL) {                                /* always check the return of malloc */
        perror("malloc");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    return array;
}

int getNumberOfColumns (FILE *file){
    int yDim = 0;
    char ch;

    do 
    {
        ch = getc(file);                            //Get 1 char from file

        if (ch == '\n')             //If ch is new line
        {
            rewind(file);           //Move file pointer to beginxDimBng of file
            return yDim;            //Found number of columns       
        }       
        else                
            ++yDim;

    }while (ch != EOF);
}

int getNumberOfLines (FILE *file){
    int xDim = 0;
    char ch;

    do  
    {
        ch = getc(file);                            //Get 1 char from file
        if(ch == '\n')                              //If new line
        {
            ++xDim;                             //Increase xDim (another row)
        }
    }while(ch != EOF);
    rewind(file);                                   //Move file pointer to beginxDimBng of file
    return xDim;
}


void print2DArray (int x, int y, int array[x][y])
{
    int i, j;
    printf("x: %d, y: %d\n", x, y);
    for (i = 1; i <= x; ++i) 
    {
        for (j = 1; j <= y; ++j) 
        {
            printf("%d ", array[i][j]);
        }
        printf("\n");
    }
}

void setDimensionsFromFile(char* path, int* xDim, int* yDim, int* xDimB, int* yDimB)
{
    FILE *file;
    int i,j;
    file = fopen(path, "r");        //open file 
    if (file)
    {
        *yDim = getNumberOfColumns (file);                  
        *xDim = getNumberOfLines (file);
        *xDimB = *xDim + 2;  // add 2 for left and right torus topology
        *yDimB = *yDim + 2;
        if (*xDim > 0 && *yDim > 0)
        {   
            printf("UxDimBverse dimension %d x %d\n", *xDim , *yDim);
        }           
        else
        { 
            perror("Wrong initialize file");
            exit(EXIT_FAILURE); 
        }       

        fclose(file);                       //Close file
    }
    else
    {
        perror("Open initialize file error");   
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
}


void initializeUniverseFromFile(char* path, int x, int y, int array[x][y])
{ 
    FILE *file;
    int i,j;
    file = fopen(path, "r");        //open file 
    if (file)
    {
        //IxDimBtialize array
        char *ch;
        for (i = 1; i <= x; i++)
        {
            //printf("i: %d ", i);
            for (j = 1; j <= y; j++)
            {
                //printf("j: %d ", j);
                if (fscanf(file, "%c", ch) != 1)
                {
                    perror("Read error\n");
                }
                else if (isdigit((unsigned char)*ch))
                {
                    printf("%d", atoi(ch));
                    array[i][j] = atoi(ch);
                } 
                else 
                {
                    //printf("Numer znaku: %d ", ch);
                    j--;
                }
            }
            printf("\n");
        }
        printf("Done reading\n");
        fclose(file);           //Close file 
    } 
    else 
    {               //File open error
        perror("Open initialize file error");   
        exit (EXIT_FAILURE);
    }
    printf("In initialize yDim: %d, xDim: %d\n", x, y);
}

void initializeUniverseRandomly(int x, int y, int array[x][y])
{
    int i, j;
    float r;
    for (i = 1; i <= x; i++) {
        for (j = 1; j <= y; j++) {
            r = rand() / ((float)RAND_MAX + 1);
            if (r<0.5) {
                array[i][j] = i*x+j;
            }
            else {
                array[i][j] = i*x+j;
            }
        }
    }
}

问题 1: 我设置了宇宙的维度(变量 xDim 和 yDim)。我在第 45 行打印它们(检查注释//这里的值很好)。然后我打电话给initializeUniverseFromFile(inputPath, xDim, yDim, old); 并且其中一个维度值发生了变化。我不知道为什么。这就是我临时复制这个变量的原因,因为我花了 2 个小时来寻找那个错误。我什至在initializeUniverseFromFile 函数的末尾打印出这些变量,它们很好。但是当我再次回到 main 时(第 50 行),值发生了变化。这是小问题。更糟糕的是:

问题 2 我有一个指针 int (*old)[xDimB];

xDimB 是 xDim+2 所以它总是大于 xDim

我用函数初始化数组 allocateMemoryFor2DArray(xDimB, yDimB)

然后我这样做:

print2DArray(xDim, yDim, old);      //this works fine
printf("In main: yDim: %d, xDim: %d\n", yDim, xDim); //Dimensions are fine
printf("%d\n", old[0][0]);          //this works fine
for (i=0; i<=xDim; ++i)
     printf("%d ", old[0][i];       //this works fine too
printf("%d\n", old[2][2]);          //Segmentation failure

用函数打印整个数组很好 从第一行打印值很好 从数组中间打印值会产生错误。

【问题讨论】:

  • int (*old)[xDimB]; : xDimB 已初始化。
  • 关于第一个问题,为什么要在最后一个参数中发送完整的数组?你不应该发送对数组的引用(双指针参数)吗?
  • @BLUEPIXY 在为数组分配内存之前,我在 setDimensionsFromFile 中初始化 xDimB。或者 xDimB 必须在启动 int (*old)[xDimB] 之前初始化?
  • 是的,xDimB 必须在 int (*old)[xDimB]; 初始化之前初始化
  • //int **old, **new; //Universe 很好,您使用的是二维数组而不是这些指针。但是为什么不从分配函数中返回正确的指针呢?如果不是绝对必要的话,你永远不应该使用void * 或演员表。

标签: c arrays pointers segmentation-fault


【解决方案1】:

我设置了宇宙的维度(变量 xDim 和 yDim)

您需要在声明 VLA int (*old)[xDimB];int (*new)[xDimB]; 之前包含有效数字。当 xDimyDim 具有已知的、经过验证的值时,将这些 VLA 声明移到程序中的后一点。

【讨论】:

  • 好的。所以这解决了问题2。我可以访问所有数组。但是问题一呢?它仍然会改变 xDim 的值...如果 xDim 然后是 5,那么在初始化后它会变为 49.. 这是输出:Done reading In initialize yDim: 5, xDim: 5 After initialize: xDim: 49, yDim: 5
  • 当我使用initializeUniverseRandomly() 时不会出现这个问题。
【解决方案2】:

有两件事我无法在代码中解释,这可能是导致分段错误的原因。

1)

void *allocateMemoryFor2DArray(int x, int y);

当你清楚地返回一个整数数组时为什么它是无效的。

2) 你如何在单个指针上返回一个二维数组? 要定义一个二维数组,你需要一个双指针:

int** array = new int*[x];

然后你遍历 x 来定义第二个维度:

for (int i=0;i<x;i++)
    array[i] = new int[y];

你最终返回你的双指针,它是对你的数组的引用。

你的函数会变成这样:

int** allocateMemoryFor2DArray(int x, int y)
{

    int** array = new int*[x];
    for (int i=0;i<x;i++)
       array[i] = new int[y];
    return array;
}

类似这些功能:

void initializeUniverseFromFile(char* path, int x, int y, int array[x][y])
void initializeUniverseRandomly(int x, int y, int array[x][y])
void print2DArray (int x, int y, int array[x][y])

应该变成:

void initializeUniverseFromFile(char* path, int x, int y, int** array)
void initializeUniverseRandomly(int x, int y, int** array)
void print2DArray (int x, int y, int** array)

最后你在 main 中的指针也应该变成双指针。

第一行打印而其他行不打印的原因是您没有循环抛出第一个维度来初始化第二个维度中的数组。

【讨论】:

  • “要定义一个 [int] 的二维数组,你需要一个双指针”:绝对错误。
  • 即使您的评论是正确的,他仍然需要初始化没有发生导致打印问题的第二维。仅仅因为你说int *array[x] 并不意味着它实际上不是一个显式和一个隐式的双指针,或者换句话说,一个等待初始化的整数指针数组。
  • int *array[x] 不是二维数组,它是指向int 的一维数组。它与int真正 2D 数组不兼容。如果将数组声明为int array[2][3],那么它衰减到的指针类型是int (*)[3]。通过取消引用获得的对象是 3 个 int 的数组,不是指针。更一般地说,C 数组不是指针。 OP 代码中的数组分配非常好。这实际上有点令人惊讶,因为人们往往会弄错。
  • 这被标记为 C。请不要使用其他编程语言发布答案。
  • OP 不使用指针对指针的原因是因为他刚刚忘记了那个糟糕的、不正确的做法from here。所以我建议@Tarek 你也去检查那个答案。请注意,C++ 不支持 VLA。在 C++ 中,您可以使用 int (*array)[y] = new int[x][y];,但最好使用 std::vector 或类似容器。
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