Question

我正在学习C并且因为我遇到分段错误而很难确定我做错了什么。我试图初始化一个Matrix结构，其中包含一个指向具有实际数据的2D数组的指针。然后用数组中的数据填充它并打印出来。

#include "base.h" 

struct Matrix {
    int rows; // number of rows
    int cols; // number of columns
    double** data; // a pointer to an array of n_rows pointers to rows
};
typedef struct Matrix Matrix;

Matrix* make_matrix(int n_rows, int n_cols) {
    struct Matrix matrix;
    matrix.rows = n_rows;
    matrix.cols = n_cols;
    matrix.data = (double**)malloc(sizeof(double*) * n_rows);
    for(int x = 0; x < n_rows; x++){
        matrix.data[x] = (double*)calloc(n_cols, sizeof(double));
    }
    struct Matrix *m;
    m = &matrix;
    return m;
}

Matrix* copy_matrix(double* data, int n_rows, int n_cols) {
    struct Matrix *matrix = make_matrix(n_rows, n_cols);
    for(int x = 0; x < n_rows; x++) {
        for(int y = 0; y < n_cols; y++) {
            matrix->data[x][y] = data[x+y];
        }
    }
    return matrix;
}

void print_matrix(Matrix* m) {
    for(int x = 0; x < m->rows; x++) {
        for(int y = 0; y < m->cols; y++) {
            printf("%f", m->data[x][y]);
        }
    }
}

void matrix_test(void) {

    double a[] = { 
        1, 2, 3, 
        4, 5, 6, 
        7, 8, 9 };
    Matrix* m1 = copy_matrix(a, 3, 3);
    print_matrix(m1);
}

int main(void) {
    base_init();
    base_set_memory_check(true);
    matrix_test();
    return 0;
}

此外，除了分段错误触发错误之外，还有什么可以改变？

Answer 1

欢迎来到C.这里有两大问题：

1）您无法返回指向函数局部变量的指针。（与make_matrix()中的错误相关）

2）没有明显的方法可以在C中定义'multidimensional'数组，您可以方便地访问data[x][y]之类的元素，除非您的行大小已知并在编译时修复。（并且您的矩阵维度在编译时是未知的。）

让我们分别处理它们。

要解决1），您想要在make_matrix()中做的事实是：

Matrix* make_matrix(int n_rows, int n_cols) {
    struct Matrix* pmatrix = malloc(sizeof(struct Matrix));
    pmatrix->rows = n_rows;
    pmatrix->cols = n_cols;
    ...
    ...
    return pmatrix;
}

但仅凭这一点无法解决这个问题。数据需要存储在一大类cols * rows元素中，您需要指定如何定位每个项目而不是data[x][y]。

所以要解决2），你的Matrix结构定义应该是

struct Matrix {
    int rows; // number of rows
    int cols; // number of columns
    double* data; // <- note that this is a pointer to one dim array
};

，以及make_matrix()

内

pmatrix->data = malloc(sizeof(double)*n_rows*n_cols);

就是你现在所需要的一切。

要复制具有相同维度和格式的矩阵，

Matrix* copy_matrix(double* data, int n_rows, int n_cols) {
    struct Matrix *matrix = make_matrix(n_rows, n_cols);
    for(int i = 0; i < n_rows*n_cols; i++)
        matrix->data[i] = data[i];
    return matrix;
}

（我将此函数命名为dup_matrix()而不是copy_matrix()，因为它实际上会创建一个新实例）

最后，如果你想访问[x] [y]的元素，应该将位置显式计算为data[x*cols + y]，这样printf()行就会变为

printf("%f ", m->data[x*(m->cols) + y]);

当然，您需要正确检查malloc()的返回错误并正确清理。

Answer 2

以下内容：

Matrix* make_matrix(int n_rows, int n_cols) {
    struct Matrix matrix;

将matrix声明为函数make_matrix()中的局部变量。在该函数的末尾附近，您获取该局部变量的地址，由于某种原因，您将其存储在指针中，然后返回该指针。因此，您将返回指向函数堆栈中的位置的指针。但该函数刚刚返回，因此该位置现在无效。

而不是struct Matrix matrix;您需要执行Matrix* m = malloc( sizeof( Matrix ) );（如果您的编译器不允许这样做，请尝试Matrix* m; m = malloc( sizeof( Matrix ) );）然后按以下步骤填充结构：{{1}等等。

Answer 3

感谢您的回复，我已经知道我失败了。为了完整起见，工作代码如下所示：

#include "base.h"

struct Matrix {
    int rows; // number of rows
    int cols; // number of columns
    double** data; // a pointer to an array of n_rows pointers to rows; a row is an array of n_cols doubles 
};
typedef struct Matrix Matrix;

Matrix* make_matrix(int n_rows, int n_cols) {
    struct Matrix* matrix = malloc(sizeof(Matrix));
    matrix->rows = n_rows;
    matrix->cols = n_cols;
    double** data = malloc(sizeof(double*) * n_rows); 
    for(int x = 0; x < n_rows; x++){
        data[x] = calloc(n_cols, sizeof(double));
    }
    matrix->data = data;
    return matrix;
}

Matrix* copy_matrix(double* data, int n_rows, int n_cols) {
    struct Matrix *matrix = make_matrix(n_rows, n_cols);
    for(int x = 0; x < n_rows; x++) {
        for(int y = 0; y < n_cols; y++) {
            matrix->data[x][y] = data[n_cols*x+y];
        }
    }
    return matrix;    
}

void print_matrix(Matrix* m) {
    for(int x = 0; x < m->rows; x++) {
        printf("%s", "\n");
        for(int y = 0; y < m->cols; y++) {
            printf("%f\t", m->data[x][y]);
        }
    }
}

void matrix_test(void) {   

    double a[] = { 
        1, 2, 3, 
        4, 5, 6, 
        7, 8, 9,
        10,11,12
        };
    Matrix* m1 = copy_matrix(a, 4, 3);
    print_matrix(m1);
}

int main(void) {
    base_init();
    base_set_memory_check(true);
    matrix_test();
    return 0;
}

如果有更多改进，或者会影响你的想法，请告诉我。

C矩阵结构

3 个答案: