在使用malloc时，C如何为2D（3D ...）数组分配空间？

Question

我在理解C如何为2D（或更多维）数组分配空间时遇到了问题，尤其是当我们使用malloc之类的时候。以this question中的程序为例。

首先定义一维指针数组，然后将指向1D数据数组（在本例中为字符串）的指针放在第一个1D数组的每个框中。因此无法保证整个2D数组是连续的（前一行的最后一个单元后跟下一行的第一个单元）。每个1D数据阵列可以非常远，只有它们的指针是连续的。我纠正还是错过了什么？如果你能帮我澄清一下，我真的很感激。

Answer 1

有多种方法可以实现，具体取决于您将如何访问它。您可以确保阵列的主体是连续的，或者您可以避免这种情况。对于字符串数组，通常不需要使数组的主体连续。对于整数或双精度的2D（等）数组，通常会使数组的主体连续。

在示例中，数组的数据类型是泛型类型T，假定为数字，因此可以为数组元素分配0。这些示例没有错误检查内存分配;他们应该在生产代码中。

具有计算索引的数组访问 - 连续数组主体

int n1 = 5;
int n2 = 6;

T *a = malloc(n1 * n2 * sizeof(T));

for (int i = 0; i < n1; i++)
    for (int j = 0; j < n2; j++)
        a[i * n2 + j] = 0;

free(a);

具有双下标的数组访问 - 连续的数组主体

int n1 = 5;
int n2 = 6;

T **a = malloc(n1 * sizeof(T*));
T  *b = malloc(n1 * n2 * sizeof(T));

for (int i = 0; i < n1; i++)
    a[i] = &b[i * n2];

for (int i = 0; i < n1; i++)
    for (int j = 0; j < n2; j++)
        a[i][j] = 0;

free(b);
free(a);

具有双下标的数组访问 - 不连续的数组主体

int n1 = 5;
int n2 = 6;

T **a = malloc(n1 * sizeof(T*));

for (int i = 0; i < n1; i++)
    a[i] = malloc(n2 * sizeof(T));

for (int i = 0; i < n1; i++)
    for (int j = 0; j < n2; j++)
        a[i][j] = 0;

for (int i = 0; i < n1; i++)
    free(a[i]);
free(a);

Answer 2

方法1（缓冲区指针，非连续）

你是对的，不能保证数据是连续的，事实上它很可能不会。顶级数组（行）只是一个指针数组（每个元素都是它自己的指针）。这些指针每个都指向它们自己的一维实际对象数组。这些缓冲区只能通过指针连接。

/* allocation */
int** array = malloc(sizeof(int*) * height)
for (int y = 0; y < height; y ++)
{
   array[i] = malloc(sizeof(int) * width);
}
/* indexing */
int item = array[y][x];

方法2（单缓冲区，连续）

分配2D数组的另一种方法是使用单个缓冲区，然后根据2D坐标对其进行索引。例如8 * 8 = 64.分配单个64字节缓冲区并且index = x + y * 8.此方法连续存储数据，并且比方法1更容易分配和解除分配。

/* allocation */
int* array = malloc(sizeof(int) * width * height)
/* indexing */
int item = array[x + y * width];

Answer 3

我认为你是对的。但是如果你真的希望数组是连续的，你可以malloc一维数组并像二维数组一样使用它，比如

int* oneDArray = (int*)malloc(sizeof(int)*10*10);
int a = oneDArray[i*10+j];     //which equals to twoDArray[i][j]