在 C 中为 3D 数组分配连续内存

Question

我需要为 3D 数组分配连续空间。 （编辑：）我想我应该在第一时间明确这一点，但在实际的生产代码中，直到运行时我才会知道数组的尺寸。为了简单起见，我在下面的玩具代码中将它们作为常量提供。我知道坚持使用连续空间的潜在问题，但我必须拥有它。我已经看到如何为 2D 数组执行此操作，但显然我不明白如何将模式扩展到 3D。当我调用函数释放内存时，free_3d_arr，我得到一个错误：

lowest lvl
mid lvl
a.out(2248,0x7fff72d37000) malloc: *** error for object 0x7fab1a403310: pointer being freed was not allocated

如果有人能告诉我解决方法是什么，我将不胜感激。代码在这里：

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

int ***calloc_3d_arr(int sizes[3]){

   int ***a;
   int i,j;

   a = calloc(sizes[0],sizeof(int**)); 
   a[0] = calloc(sizes[0]*sizes[1],sizeof(int*));
   a[0][0] = calloc(sizes[0]*sizes[1]*sizes[2],sizeof(int));

   for (j=0; j<sizes[0]; j++) {
      a[j] = (int**)(a[0][0]+sizes[1]*sizes[2]*j);
      for (i=0; i<sizes[1]; i++) {
         a[j][i] = (int*)(a[j]) + sizes[2]*i;
      }
   }

   return a;

}



void free_3d_arr(int ***arr) {

   printf("lowest lvl\n");
   free(arr[0][0]);
   printf("mid lvl\n");
   free(arr[0]);         // <--- This is a problem line, apparently.
   printf("highest lvl\n");
   free(arr);

}



int main() {

   int ***a;
   int sz[] = {5,4,3};
   int i,j,k;

   a = calloc_3d_arr(sz);

   // do stuff with a

   free_3d_arr(a);

}

Answer 1

由于您使用的是 C，我建议您使用真正的多维数组：

int (*a)[sz[1]][sz[2]] = calloc(sz[0], sizeof(*a));

这会为您的 3D 阵列分配连续的存储空间。请注意，自 C99 以来，尺寸可以是动态的。您可以像使用指针数组一样访问此数组：

for(int i = 0; i < sz[0]; i++) {
    for(int j = 0; j < sz[1]; j++) {
        for(int k = 0; k < sz[2]; k++) {
            a[i][j][k] = 42;
        }
    }
}

但是，引擎盖下没有指针数组，索引是通过指针算术和数组指针衰减的魔力完成的。而且由于使用了单个calloc() 来分配事物，因此单个free() 足以摆脱它：

free(a);    //that's it.

Answer 2

你可以这样做：

int ***allocateLinearMemory(int x, int y, int z)
{
    int *p = (int*) malloc(x * y * z * sizeof(int));
    int ***q = (int***) malloc(x * sizeof(int**));
    for (int i = 0; i < x; i++)
    {
        q[i] = (int**) malloc(y * sizeof(int*));
        for (int j = 0; j < y; j++)
        {
            int idx = x*j + x*y*i;
            q[i][j] = &p[idx];
        }
    }
    return q;
} 

void deallocateLinearMemory(int x, int ***q)
{
    free(q[0][0]);
    for(int i = 0; i < x; i++)
    {
        free(q[i]);
    }
    free(q);    
}

我使用它并且工作正常。