使用指向 Void 的指针进行内存分配

Question

假设我有一个带有 void ** 成员的结构。该成员用作指向数据通道的指针数组。数据类型无关紧要。下面是一个示例，说明我想如何为这个二维数组分配内存，然后将通道指针与其内存相关联。

#define N_CHANNELS (/*Number of data channels*/)
#define N_SAMPLES (/*Number of data samples per channel*/)
typedef /*Some data type*/ DATA_TYPE;

void **ppdata; /*Conceptual struct member*/

/*Allocate memory for array of data channels */
ppdata = (void **) malloc(sizeof(DATA_TYPE *) * N_CHANNELS);
ppdata[0] = malloc(sizeof(DATA_TYPE) * N_CHANNELS * N_SAMPLES);

/*Cast for pointer arithmetic and data access*/
DATA_TYPE **ptr = (DATA_TYPE **) ppdata;

/*Associate channels with their memory*/
int alloc_index;
for (alloc_index = 0; alloc_index < N_CHANNELS; alloc_index++)
{
     ptr[alloc_index] = (*ptr + alloc_index * N_SAMPLES);
}

那么，问题来了：这种取消引用和分配行为是否像我假设的那样？

ppdata[0] = malloc(sizeof(DATA_TYPE) * N_CHANNELS * N_SAMPLES);

即，这种分配是否与我以后访问内存的方式兼容？

DATA_TYPE **ptr = (DATA_TYPE **) ppdata;
...
ptr[alloc_index] = (*ptr + alloc_index * N_SAMPLES);

Answer 1

您的总体思路在我看来还不错，但 (void **) malloc(sizeof(DATA_TYPE *) * N_CHANNELS) 让我的蜘蛛感觉刺痛。您为指向DATA_TYPE 的N_CHANNELS 指针数组分配空间，但将其视为指向void 的指针数组。 C 中没有任何东西可以保证void * 和DATA_TYPE * 具有相同的大小和表示形式（除非DATA_TYPE 恰好是char）。因此，您对ppdata[0] = ... 的后续分配可能会在将其视为DATA_TYPE * 的位时产生垃圾（这是您稍后通过ptr 所做的）。

我更喜欢这样：

/* overflow check omitted */
DATA_TYPE *storage = malloc(N_CHANNELS * N_SAMPLES * sizeof *storage);
/* error check omitted */

/* overflow check omitted */
DATA_TYPE **pointers = malloc(N_CHANNELS * sizeof *pointers);
/* error check omitted */

for (size_t i = 0; i < N_CHANNELS; i++) {
    pointers[i] = storage + i * N_SAMPLES;
}

/* struct member */
void *pdata = pointers;

然后你可以通过以下方式恢复你的指针数组：

DATA_TYPE **pointers = pdata;
do_stuff_with(pointers[i][j]);

---

从技术上讲，您不需要单独的指针数组，因为您有一个不错的矩形数组。你可以这样做：

/* overflow check omitted */
DATA_TYPE *storage = malloc(N_CHANNELS * N_SAMPLES * sizeof *storage);
/* error check omitted */

/* struct member */
void *pdata = storage;

后来：

DATA_TYPE *storage = pdata;
do_stuff_with(storage[i * N_SAMPLES + j]);

即只需手动计算来自i 和j 的索引。

Answer 2

C 不支持在运行时发现数据类型的能力。如果您希望它与通用数据类型一起使用，您将必须传入一个变量，该变量定义您将要使用的数据类型的字节数。