2D 和 3D 数组的动态分配/解除分配

Question

我知道动态分配/取消分配 2D 数组的算法，但我不太确定 3D 数组是否相同。
利用这些知识和一点对称性，我想出了以下代码。
（在编码过程中，我很难在 3D 中进行可视化）。

如果有的话，请评论正确性并提出任何更好的替代方案（效率方面或直观）。
另外，我认为这些 2D 和 3D 数组都可以像 arr2D[2][3] 和
等静态数组一样正常访问 arr3D[2][3][2]。正确的？

二维码

//allocate a 2D array
int** allocate2D(int rows,int cols)
{
    int **arr2D;
    int i;

    arr2D = (int**)malloc(rows*sizeof(int*));
    for(i=0;i<rows;i++)
    {
        arr2D[i] = (int*)malloc(cols*sizeof(int));
    }
}

//deallocate a 2D array
void deallocate2D(int** arr2D,int rows)
{
    int i;

    for(i=0;i<rows;i++)
    {
        free(arr2D[i]);
    }

    free(arr2D);
}  

3D 代码

//allocate a 3D array
int*** allocate3D(int l,int m,int n)
{
int ***arr3D;
int i,j,k;

arr3D = (int***)malloc(l * sizeof(int **));

for(i=0;i<l;i++)
{
    arr3D[i] = (int**)malloc(m * sizeof(int*));
    for(j=0;j<m;j++)
    {
        arr3D[i][j] = (int*)malloc(n*sizeof(int));
    }
}

return arr3D;
}

//deallocate a 3D array
void deallocate3D(int arr3D,int l,int m)
{
    int i,j;

    for(i=0;i<l;i++)
    {
        for(int j=0;j<m;j++)
        {
            free(arr3D[i][j]);
        }
        free(arr3D[i]);
    }
    free(arr3D);
}

Answer 1

arr3d 应该是一个三重指针，而不仅仅是一个 int。否则看起来没问题：

void deallocate3D(int*** arr3D,int l,int m)
{
    int i,j;

    for(i=0;i<l;i++)
    {
        for(int j=0;j<m;j++)
        {
                free(arr3D[i][j]);
        }
        free(arr3D[i]);
    }
    free(arr3D);
}

arr3D 是一个指向指针的指针，所以 arr3D[i] 是一个指向指针的指针，而 arr3D[i][j] 只是一个指针。正确的做法是先释放循环中的最低维度，然后再往上爬，直到释放 arr3D 本身。

另外，隐式地给malloc 指定类型的sizeof 更为惯用。而不是：

  arr3D[i] = (int**)malloc(m * sizeof(int*));

制作：

  arr3D[i] = (int**)malloc(m * sizeof(*arr3D[i]));

是的，这种动态分配的多维数组可以像静态分配的多维数组一样被访问。

Answer 2

您还可以分配一个数组并计算单个索引。这需要更少的分配器调用，从而减少碎片并更好地使用缓存。

typedef struct {
  int a;
  int b;
  int* data;
} Int2d;

Int2d arr2d = { 2, 3 };
arr2d.data = malloc(arr2d.a * arr2d.b * sizeof *arr2d.data);

现在arr2d[r][c] 变为arr2d.data[r * arr2d.b + c]。释放只需一个 free() 即可。作为奖励，您一定要随身携带动态数组大小。

外推到 3d：

typedef struct {
  int a;
  int b;
  int c;
  int* data;
} Int3d;

Int3d arr3d = { 2, 3, 4 };
arr3d.data = malloc(arr3d.a * arr3d.b * arr3d.c * sizeof *arr3d.data);

//arr3d[r][c][d]
// becomes:
arr3d.data[r * (arr3d.b * arr3d.c) + c * arr3d.c + d];

您应该将这些索引操作（以及与此相关的（取消）分配）封装在单独的函数或宏中。

（r、c 和 d 的名称可能更好——我要的是行、列和深度。虽然 a、b 和 c 是它们对应维度的限制，但您可能更喜欢 n1 之类的名称， n2，n3 那里，甚至为它们使用一个数组。）

Answer 3

你可以看到下面的代码：

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

void main()
{
    //  Array 3 Dimensions
    int x = 4, y = 5, z = 6;

    //  Array Iterators
    int i, j, k;

    //  Allocate 3D Array
    int *allElements = malloc(x * y * z * sizeof(int));
    int ***array3D = malloc(x * sizeof(int **));

    for(i = 0; i < x; i++)
    {
        array3D[i] = malloc(y * sizeof(int *));

        for(j = 0; j < y; j++)
        {
            array3D[i][j] = allElements + (i * y * z) + (j * z);
        }
    }

    //  Access array elements
    for(i = 0; i < x; i++)
    {
        printf("%d\n", i);

        for(j = 0; j < y; j++)
        {
            printf("\n");

            for(k = 0; k < z; k++)
            {
                array3D[i][j][k] = (i * y * z) + (j * z) + k;
                printf("\t%d", array3D[i][j][k]);
            }
        }

        printf("\n\n");
    }

    //  Deallocate 3D array
    free(allElements);
    for(i = 0; i < x; i++)
    {
        free(array3D[i]);
    }
    free (array3D);
}

更多详情见此链接3d array

Answer 4

这是问题中想法的一个版本，但仅使用一个 malloc，受其他答案的启发。它允许直观地使用方括号并易于清洁。我希望它不会做出任何编译器实现特定的假设。

int main(int argc, char *argv[])
{
  int **array, i, j;
  array = allocate2d(3, 4);
  for (i = 0; i < 3; i++)
  {
    for (j = 0; j < 4; j++)
    {
      array[i][j] = j + i + 1;
    }
  }
  for (i = 0; i < 3; i++)
  {
    for (j = 0; j < 4; j++)
    {
      printf("array[%d][%d] = %d\n", i, j, array[i][j]);
    }
  }
  free(array);
  return EXIT_SUCCESS;
}

int **allocate2d(int x, int y)
{
  int i;
  int **array = malloc(sizeof(int *) * x + sizeof(int) * x * y);
  for (i = 0; i < x; i++)
  {
    array[i] = ((int *)(array + x)) + y * i;
  }
  return array;
}