c中结构的动态数组（malloc，realloc）

Question

我正在尝试创建一个结构元素数组并在需要新元素时重新分配。该数组必须是一个指针，因为我想从函数中返回它。

我有以下代码：

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

  struct rle_element {
    int length;
    char character;
  };

  void get_rle() {
    struct rle_element *rle = malloc(sizeof(struct rle_element*));
    struct rle_element **rle_pointer = &rle;

    rle = realloc(rle, sizeof(rle) + sizeof(struct rle_element*));

    (*rle_pointer)->length = 10;
    printf("%d\n", (*rle_pointer)->length);

    rle_pointer = &rle+1;

    (*rle_pointer)->length = 20;
    printf("%d\n", (*rle_pointer)->length);

  }

  int main() {
      get_rle();

      return EXIT_SUCCESS;
  }

但是这段代码并没有真正起作用。 我认为重新分配是不对的。

现在我有以下代码可以正常工作。 但我也可以在不分配的情况下使用 rle[2] 或 rle[3]。我认为我的程序只为两个项目分配空间。

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

  struct rle_element {
    int length;
    char character;
  };

  void get_rle() {
    struct rle_element *rle = malloc(sizeof(struct rle_element));
    struct rle_element **rle_pointer = &rle;

    rle = realloc(rle, sizeof(rle) + sizeof(struct rle_element));

    rle[0].length = 10;
    printf("%d\n", rle[0].length);

    rle[1].length = 20;
    printf("%d\n", rle[1].length);
  }

  int main() {
      get_rle();

      return EXIT_SUCCESS;
  }

Answer 1

您的代码存在各种问题（在 cmets 和其他答案中指出）。您缺少的一件关键事情是您没有跟踪分配区域的大小。 sizeof() 在编译时评估（除非您使用 C99 VLA）。因此，sizeof(rle) 不会评估您的数组正在使用的字节数。您必须单独存储。这是一个有效的实现，它使用 struct rle_parent 结构跟踪大小，其中包含 cmets 以帮助您理解：

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

struct rle_element {
    int length;
    char character;
};

struct rle_parent {
    struct rle_element *arr;
    size_t count;
};

static void get_rle(struct rle_parent *p, int length, char character) {
    struct rle_element *e;

    /* Allocate enough space for the current number of elements plus 1 */
    e = realloc(p->arr, (p->count + 1) * sizeof(struct rle_element));
    if (!e) {
        /* TODO: (Re)allocation failed, we should handle this */
        return;
    }

    /* Update the parent to point to the reallocated array */
    p->arr = e;

    /* Update our newly added element */
    e = &p->arr[p->count];
    e->length = length;
    e->character = character;

    /* Bump the count so we know how many we have */
    p->count++;
}

int main() {
    struct rle_parent p;
    size_t i;

    /* Initialize */
    p.arr = NULL;
    p.count = 0;

    get_rle(&p, 10, 'a');
    get_rle(&p, 20, 'b');
    get_rle(&p, 30, 'c');

    /* Print out our array */
    for (i = 0; i < p.count; i++) {
        struct rle_element *e = &p.arr[i];
        printf("%d -- %c\n", e->length, e->character);
    }

    return 0;
}

或者，如果您不想保持计数，可以向struct rle_element 添加另一个字段，表明它是数组中的最后一个元素。每次添加新元素时都必须更新它（在“当前”最后一个元素上清除它并将其设置在“新”最后一个元素上），但在这种情况下你可以摆脱 struct rle_parent。

此外，将NULL 作为realloc() 的第一个参数传递，使它的行为类似于对malloc() 的调用，所以它在这里运行良好。

Answer 2

虽然已经提到您分配的是指针空间而不是结构本身，但还有另一个问题。

rle_pointer = &rle+1;

不会为您提供指向 rle[1] 的指针的地址。

如果您提出其他更改，您仍然会遇到段错误，但是如果您也尝试

rle[1].length=20;
printf("%d\n", rle[1].length);

代替

(*rle_pointer)->length = 20;
printf("%d\n", (*rle_pointer)->length);

您将让代码成功运行。这表明您的 realloc() 已成功运行。

为了更好地解释，双指针实际上是指向指针的指针。 &rle+1 处没有指针。您的代码试图取消引用一个不存在的指针。

代替

 rle_pointer = &rle+1;

你可以说

rle += 1;

如果您坚持这样做。否则，我建议坚持使用 rle 作为数组并避免使用双指针。

对于更新：它正在写入和读取未分配的内存（导致 UB）afaik。

您可以通过释放 rle 并尝试执行相同的行为来验证这一点，在 gcc 7.4.0 上我也可以这样做。

Answer 3

malloc 和 realloc 需要在内存中保留（分配）空间的大小，所以如果你想创建一个数组，你必须分配 1 个元素的大小乘以数组中的元素个数，我建议你创建一个变量来保存数组的大小。 顺便说一句，据我所知，“分段错误”意味着您正在使用未分配的空间。