使用三重指针将内存分配给 3D 数组

Question

我必须使用三重指针为 3D 数组分配内存。

#include <stdio.h>
int main()
{
    int m=10,n=20,p=30;
    char ***z;
    z = (char***) malloc(sizeof(char**)*m*n*p);
    return 0;
}

这是正确的做法吗？（我认为我的做法不正确。）

Answer 1

如果您不需要在单个连续块中分配内存（IME 是通常的情况），您可以执行以下操作：

char ***z;
z = malloc(sizeof *z * m); // allocate m elements of char **
if (z)
{
  int i;
  for (i = 0; i < m; i++)
  {
    z[i] = malloc(sizeof *z[i] * n); // for each z[i], 
    if (z[i])                        // allocate n elements char *
    {
      int j;
      for (j = 0; j < n;j++)
      {
        z[i][j] = malloc(sizeof *z[i][j] * p); // for each z[i][j], 
        if (z[i][j])                           // allocate p elements of char
        {
           // initialize each of z[i][j][k]
        }
      }
    }
  }
}

请注意，您需要以相反的顺序释放此内存：

for (i = 0; i < m; i++)
{
  for (j = 0; j < n; j++)
    free(z[i][j];
  free(z[i]);
}
free(z);

如果你真的需要将内存分配到一个连续的块中，你有几个选择。您可以分配一个块并手动计算偏移量：

char *z = malloc(sizeof *z * m * n * p); // note type of z!
...
z[i * m + j * n + k] = some_value();

当你完成后，你只需要做一个free:

free(z);

如果你有一个支持可变长度数组的 C99 编译器或 C11 编译器，你可以这样做：

int m=..., n=..., p=...;
char (*z)[n][p] = malloc(sizeof *z * m);

这将z 声明为指向char 的nxp 数组的指针，我们分配m 这样的元素。内存是连续分配的并且您可以使用普通的 3-d 数组索引语法 (z[i][j][k])。和上面的方法一样，只需要一个free调用：

free(z);

如果您没有支持 VLA 的 C99 编译器或 C11 编译器，则需要制作 n 和 p 编译时常量，例如

#define n 20
#define p 30

否则最后一个方法将不起作用。

编辑

m 在这种情况下不需要是编译时常量，只需 n 和 p。

Answer 2

你想要sizeof(char) 而不是sizeof(char**)，因为后者会给你一个指针的大小，在大多数现代系统上它将是 4 个字节，而不是你期望的 1 个字节。

Answer 3

无需在 C 中强制转换 malloc() 的返回值。

如果您希望直接存储 m * n * p 字符（并自己计算地址），那么您当然不应该按 char ** 的大小来扩展分配。

你的意思是：

int m = 10, n = 20, p = 30;
char *z = malloc(m * n * p * sizeof *z);

这将分配 10 * 20 * 30 = 6000 字节。这可以看作是形成一个高度为p 的立方体，沿垂直轴的每个“切片”为n * m 字节。

由于这是用于手动寻址，因此您不能使用例如z[k][j][i] 索引，而不是你必须使用z[k * n * m + j * m + i]。

Answer 4

您将需要以下嵌套循环 -

z = (char**)malloc(sizeof(char*) * m);
for (int i = 0; i < m; ++i)
{
    *(z + i) = (char*)malloc(sizeof(char*) * n);
    for (int j = 0; j < n; ++j)
    {
        *(*(z + i)) = (char)malloc(p);
    }
}

在句法上可能不准确，但应该是这样的。

Answer 5

要完全分配 3D 动态数组，您需要执行以下操作：

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

int main()
{
    int m=10,n=20,p=30;
    char ***z;

    z = malloc(m * sizeof(char **));
    assert(z != NULL);
    for (i = 0; i < m; ++i)
    {
        z[i] = malloc(n * sizeof(char *));
        assert(z[i] != NULL);
        for (j = 0; j < n; ++j)
        {
            z[i][j] = malloc(p);
            assert(z[i][j] != NULL);
        }
    }
    return 0;
}

释放数据留给读者作为练习。