Question

这可能是一个基本问题，但我想为结构的三维数组分配内存。我试图从文件中读取双打并想要存储在struct中。第一行是块号（这里不相关，因为它总是1），第二行分别表示X，Y和Z坐标中的网格点数。在这种情况下，X中有10个点，Y中有5个，Z方向上有1个。从第三行开始，每个点的X，Y，Z坐标是我想要阅读的双打。首先是所有X分量（即10 * 5 * 1 x坐标，然后类似地是Y和Z）。文件格式如下：

      1
      10        5        1
  0.000000e+00   1.111111e+00   2.222222e+00   3.333333e+00 
  4.444445e+00   5.555555e+00   6.666667e+00   7.777778e+00 
  8.888889e+00   1.000000e+01   0.000000e+00   1.111111e+00 
  2.222222e+00   3.333333e+00   4.444445e+00   5.555555e+00 
  6.666667e+00   7.777778e+00   8.888889e+00   1.000000e+01 
  0.000000e+00   1.111111e+00   2.222222e+00   3.333333e+00 
  4.444445e+00   5.555555e+00   6.666667e+00   7.777778e+00 
  8.888889e+00   1.000000e+01   0.000000e+00   1.111111e+00 
  2.222222e+00   3.333333e+00   4.444445e+00   5.555555e+00 
  6.666667e+00   7.777778e+00   8.888889e+00   1.000000e+01 
  0.000000e+00   1.111111e+00   2.222222e+00   3.333333e+00 
  4.444445e+00   5.555555e+00   6.666667e+00   7.777778e+00 
  8.888889e+00   1.000000e+01...and so on...

我可以读取前4个整数，因此我知道我希望存储数据的点数。然后我使用malloc函数来分配内存并将数据存储在变量中。当我执行程序时，它读取整数但无法读取双精度数。我犯的错误是什么？

这是我的代码：

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

typedef struct{
    double x,y,z;
}Mesh;

int main(void)
{
    int nblocks, IMAX, JMAX, KMAX;

    Mesh ***grid;

    FILE *mesh = fopen("test.x","r");

    fscanf(mesh,"%i %i %i %i",&nblocks,&IMAX,&JMAX,&KMAX);
    printf("%i %i %i %i\n",nblocks,IMAX,JMAX,KMAX);

    grid = malloc(sizeof(Mesh)*nblocks*IMAX*JMAX*KMAX);

    fscanf(mesh,"%lf",&grid[0][0][0].x);
    printf("%lf\n",grid[0][0][0].x);

    fclose(mesh);

    return 0;
}

程序在编译时不会出现任何错误，但它不会读取/写入存储在struct的x变量中的变量。（如果这样可行，我可以把它放在循环中以阅读我在这里没有做过的所有值。）

如果我在阅读Mesh grid[IMAX][JMAX][KMAX]后定义IMAX,JMAX,KMAX，我会得到正确的输出。但是想知道指针的工作方式。

谢谢你， Pranav

Answer 1

问题是您将网格定义为指向指向struct的指针的指针，但您认为您有一个连续元素的三维数组。

错误说明

以下数组：

Mesh array[10][5][1];   // what you would like to manage dynamically

会像这样存储在内存中：

+----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+-----
|A000|A010|A020|A020|A030|A040|A100|A110|A120|A120|1030|A140|....
+----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+-----

但是下面指针指向指针

Mesh ***grid;           // How you decladed it

管理

就好像是这样：

grid-->  +--+--+--+--+--+--+--+
         | 0| 1| 2|........| 9|   some pointers to "pointers to struct"
         +--+--+--+--+--+--+--+
   grid[0] |
           +--->  +--+--+------+
                  | 1| 2| .... |   some pointers to struct 
                  +--+--+------+
         grid[0][0] |
                    +--->  +--+--+------+
                           | 1| 2| .... |   some struct 
                           +--+--+------+
               grid[0][0][0] |
                             +--->  +----+----+----+----
                                    |A000|A010|A020|... some struct  
                                    +----+----+----+----

您的malloc()分配一系列连续的IMAX * JMAX * KMAX结构元素。实际上，它就像一维数组，因为malloc（）和你的编译器对维度及其相应的大小一无所知。

但是当你编写网格[0]时，你的代码会查看网格指向的地址，并期望在那里找到一个指针（但它只是未初始化的结构），依此类推。所以你可能会在内存中的随机位置写入并获得分段错误。

<强>解决方案

您必须将网格作为一维结构数组进行管理，并在代码中明确地组织索引。

声明：

Mesh *grid;

每当你想到你的网格的元素[i] [j] [k]时，写下：

grid[(i*JMAX+j)*KMAX+k]

其他备注：

您可以使用calloc(IMAX*JMAX*KMAX, sizeof(Mesh))，因为它表明它是一个数组，并且内存块设置为0.

顺便说一句，（可能你已经在你的真实代码中了）作为反射总是检查分配是否成功，并在你不再需要它时预见到free（）。

Answer 2

你有一个四维数组，而不是三个。尺寸为：

nblocks
IMAX
JMAX
KMAX

因此，grid的类型必须是Mesh****，而不是Mesh***。

Mesh ****grid;

为grid分配内存的代码必须是：

grid = malloc(nblocks * (sizeof *grid));
for ( block = 0; block < nblocks; ++block )
{
   grid[block] = malloc(IMAX * (sizeof *grid[0]));
   for ( i = 0; i < IMAX ; ++i )
   {
      grid[block][i] = malloc(JMAX * (sizeof *grid[0][0]));
      for ( j = 0; j < JMAX ; ++j )
      {
         grid[block][i][j] = malloc(KMAX * (sizeof *grid[0][0][0]));
      }
   }
}

现在，您可以使用以下方式访问网格数据：

grid[block][index][jindex][kindex]

这些是有效的用法：

fscanf(mesh,"%lf",&grid[0][0][0][0].x);
printf("%lf\n",grid[0][0][0][0].x);

Answer 3

一个简单的选择是写：

Mesh (*grid)[IMAX][JMAX][KMAX] = malloc( nblocks * sizeof *grid );

然后访问项目：

grid[block_num][i][j][k] = 5;

您在评论中表示您并不真正需要nblocks，因为它总是1，在这种情况下您可以去：

Mesh (*grid)[JMAX][KMAX] = malloc( IMAX * sizeof *grid );
// ...
grid[i][j][k] = 5;

从C99开始，允许数组维度不是编译时常量。 ¹

注意使用成语ptr = malloc(N * sizeof *ptr);，这可以保证我们分配N类型的ptr，所以我们可以确保我们分配了正确的字节数虽然ptr的类型很复杂。

¹此功能在C99中是必需的，但在C11中已更改为可选。如果您使用符合C11但没有VLA（我不知道任何）的编译器，则必须使用其他解决方案之一。

使用malloc作为结构的多维数组

3 个答案: