堆分配一个二维数组（不是指针数组）答案

【问题标题】：Heap allocate a 2D array (not array of pointers)堆分配一个二维数组（不是指针数组）
【发布时间】：2012-04-12 01:47:31
【问题描述】：

我正在编写 C 代码，我想堆分配 512*256 字节。为了我自己的方便，我希望能够使用语法 array[a][b]; 访问元素。没有算术来找到正确的索引。

我在网上看到的每个教程都告诉我创建一个指针数组，这些指针指向我想要在数组中包含的行的数组。这意味着每个子数组都需要单独进行 malloc 和 free 。我对只需要一次调用 malloc 和一次调用 free 的解决方案感兴趣。（因此所有元素都是连续的）我认为这是可能的，因为我不会构造锯齿状数组。

如果有人能分享声明这样一个数组的语法，我将不胜感激。

【问题讨论】：

C++ 是一种选择吗？您可以创建一个重载索引运算符的简单 C++ 对象。
@RichardJ.RossIII：这真的是对“我如何在 C 中做到这一点”这个问题的有效回答吗？（意识到您确实将其作为评论留下）。任何一天我都会用 C 代替 C++，谢谢。
@EdS。虽然您可能更喜欢 C，但 C++ 在很多情况下会更好，这就是其中之一。我把它作为评论留下只是为了确定它是否是一个选项。
@RichardJ.RossIII：C++ 更适合分配二维数组？嗯？我不这么认为，这在 C 中很容易实现，不需要 C++ 运算符重载。
看我的回答；与其他人不同，它实际上可以满足您的要求。

标签： c multidimensional-array malloc

【解决方案1】：

好吧，如果要分配类型的数组，请将其分配给该类型的指针。

由于 2D 数组是数组的数组（在您的情况下，是 512 个 256 个字符的数组），您应该将它分配给一个指向 256 个字符的数组的指针：

char (*arr)[256]=malloc(512*256);
//Now, you can, for example:
arr[500][200]=75;

（*arr 周围的括号是使其成为指向数组的指针，而不是指针数组）

【讨论】：

+1，不知何故我错过了你在我写答案时发布的这个。 :-)
这正是我想要的。谢谢。
请注意，从 C99 开始，不再需要在编译时知道尺寸。您可以让n,m 从标准输入中读取并声明char arr[n][m]，或者在本例中为char (*arr)[n]。

【解决方案2】：

如果你像这样分配数组，它需要两次调用free，但它允许array[a][b] 样式语法并且是连续的。

char **array = malloc(512 * sizeof(char *));
array[0] = malloc(512*256);
for (int i = 1; i < 512; i++)
    array[i] = array[0] + (256 * i);

更多信息请参见array2：http://c-faq.com/aryptr/dynmuldimary.html

【讨论】：

您可以通过将数据块紧跟在涂料向量之后来组合这两种分配。需要一定数量的繁琐类型转换，但并不难。但是，您的代码显示有一个严重的错误：您为 512 chars 分配了空间，然后您将其视为足够的空间用于 512 char *s。这几乎可以保证结束分配并崩溃。
这不是一个二维数组，而是一个指针数组。它有一些优点（您可以置换 O(1) 中的行而不是 O(cols)）和其他缺点（每次访问都更昂贵，因为它经过了额外的间接级别；它需要更多的内存；等等）。无论如何，如果您采用这种方法，请考虑 Zack 的建议，即仅使用单个 malloc。这简化了您的错误处理（无需清除部分故障情况）并确保内存局部性。

【解决方案3】：

这很容易假设您不需要与古老的 C89 标准兼容（在当前的 C 编译器中，只有 MSVC 和一些嵌入式目标编译器是向后的）。以下是你的做法：

int (*array)[cols] = malloc(rows * sizeof *array);

那么array[a][b] 对[0,rows) 中的任何a 和[0,cols) 中的b 都有效。

在 C 标准的语言中，array 具有可变修改类型。如果要将指针传递给其他函数，则需要在函数参数列表中重复此类型，并确保至少将列数传递给函数（因为它需要作为可变修改的一部分类型）。

编辑：我错过了 OP 只关心固定尺寸 512x256 的事实。在这种情况下，C89 就足够了，您只需要：

int (*array)[256] = malloc(512 * sizeof *array);

如果您需要在函数之间传递指针（也可以作为函数返回类型，但对于这种用途，您可能需要 typedef 它... :-)

【讨论】：

一般情况下你是对的，但 OP 只想要 512*256 数组。
其实这个答案很好。虽然我现在只需要 512*256，但我很容易看到这个需求在未来会发生变化。
我喜欢一般的案例方法，但无法理解一件事。它是否仍然需要遍历外部数组以释放所有内部指针？还是只需要调用一次 free()？
@sacheie：每个malloc 只能调用一次free；这总是正确的。 array 不是指针数组，而是数组数组。每个array[i]衰减指向其第一个元素的指针，但array[i]是一个数组。

【解决方案4】：

由于您提前知道数组的大小，您可以创建一个包含 521x256 数组的struct 类型，然后动态分配struct。

【讨论】：

【解决方案5】：

可以动态分配与

相同类型的多维数组

static char x[512][256];

给你，但由于类型衰减，这有点棘手。我只知道如何使用typedef：

typedef char row[512];
row *x = malloc(sizeof(row) * 256);

这只允许您在运行时确定第二维的大小。如果两个维度在运行时都可以变化，则需要一个涂料向量。

【讨论】：

也错过了这个。请注意，除非您仅限于 C89，否则这两个维度都可能有所不同；您只需要使用可变修改的指针类型。

【解决方案6】：

如果你知道数组的大小，你可以typedef它，并做一个指向它的指针。这是一个简短的 sn-p 演示此用法：

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

typedef int array2d[20][20];

int main() {
    int i,j;
    array2d *a = malloc(sizeof(array2d));
    for(i=0;i!=20;i++)
        for(j=0;j!=20;j++)
            (*a)[i][j] = i + j;

    for(i=0;i!=20;i++)
        for(j=0;j!=20;j++)
            printf("%d ",(*a)[i][j]);
    free(a);
    return 0;
}

【讨论】：

有趣的解决方案，你有什么办法可以弄清楚如何使用动态数组来做到这一点？
@RichardJ.RossIII 不幸的是，这不适用于动态大小的数组，因为 typedef 需要两个维度的编译时常量。您可以做的最好的事情是使一个维度固定而另一个动态，但这不会使其完全动态。
typedef 是不必要的，实际上将两个维度都放在 typedef 中是有害的，因为你被困在所有地方都使用(*a) 而不仅仅是简单的a。如果只放列数，效果会好很多。当然，使用 C99，您可以对类型进行可变修改；我相信这在 typedef 中甚至是有效的，只要 typedef 具有块范围而不是文件范围。

【解决方案7】：

所有很好的答案。对于像我这样喜欢在旧机器上使用 Turbo C 等旧编译器进行“复古”编码 16 位的老怪人，我只有一件事要补充。可变长度数组很棒，但不是必需的。

    char (*array)[81];
    int lineCount;

    /* Go get your lineCount.*/
    lineCount = GetFileLines("text.fil");

    array = malloc(lineCount * 81);

这就是我们在过去制作“VLA”的方式。它的工作原理与

    char (*array)[81] = malloc(lineCount * 81);  /* error pre C99 */

没有 VLA 的奢华。

只是我的旧的和失去光泽的 2 美分。

【讨论】：