请参见我的以下代码片段(floatalloc2用于分配数据类型为float的2D连续数组,如果有兴趣,请参见附录):
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <mpi.h>
int main(int argc, char *argv[])
{
float **p=NULL, **buffer=NULL;
int it, nt=3, i, j, k, NP, MYID, nx=1, nz=2, nsrc=3, isrc;
MPI_Init ( &argc, &argv );
MPI_Comm_size ( MPI_COMM_WORLD, &NP );
MPI_Comm_rank ( MPI_COMM_WORLD, &MYID );
p = floatalloc2(nx,nz);
memset(p[0],0,nz*nx*sizeof(float));
for (it=0; it<nt; it++){
for (isrc=MYID; isrc<nsrc; isrc+=NP){
for (j=0; j<nz; j++){
for (i=0; i<nx; i++){
p[j][i] += 1.5 + (float)(isrc) + (float)(j);
}
}
}
for (k=0;k<nsrc-1;k++){
if (MYID==k){
buffer = floatalloc2(nx,nz);
memset(buffer[0],0,nz*nx*sizeof(float));
buffer = p;
}else{
buffer = floatalloc2(nx,nz);
memset(buffer[0],0,nz*nx*sizeof(float));
}
MPI_Barrier(MPI_COMM_WORLD);
MPI_Bcast(&buffer[0][0],nx*nz,MPI_FLOAT,k,MPI_COMM_WORLD);
MPI_Barrier(MPI_COMM_WORLD);
for (j=0; j<nz; j++){
for (i=0; i<nx; i++){
printf("it=%d,k=%d,Node %d,p[%d][%d]=%f\n",it,k,MYID,j,i,p[j][i]);
}
}
free(*buffer);free(buffer); /*w/o this line is ok while not ok with this line */
}
}
MPI_Finalize();
exit(0);
}
通常,C会在分配内存后释放内存,即使在循环中也是如此。但是在这里,如果我不添加free(*buffer);free(buffer);
,那就太好了。但是,如果使用free
,则结果是错误的。那我的代码有什么问题呢?
floatalloc2的附录:
/*@out@*/ void *sf_alloc (size_t n, size_t size )
/*< output-checking allocation >*/
{
void *ptr;
size *= n;
if (0>=size) sf_error("%s: illegal allocation (%d bytes)",__FILE__,size);
ptr = malloc (size);
if (NULL == ptr)
sf_error ("%s: cannot allocate %lu bytes:", __FILE__,size);
return ptr;
}
/*@out@*/ float *sf_floatalloc (size_t n)
/*< float allocation >*/
{
float *ptr;
ptr = (float*) sf_alloc (n,sizeof(float));
return ptr;
}
/*@out@*/ float **floatalloc2 (size_t n1 , size_t n2 )
/*< float 2-D allocation, out[0] points to a contiguous array >*/
{
size_t i2;
float **ptr;
ptr = (float**) sf_alloc (n2,sizeof(float*));
ptr[0] = sf_floatalloc (n1*n2);
for (i2=1; i2 < n2; i2++) {
ptr[i2] = ptr[0]+i2*n1;
}
return ptr;
}
答案 0 :(得分:3)
假设我们使用float **p = floatalloc2(columns, rows)
。然后,为p
浮点指针(rows
)分配float *
,为p[0]
浮点数分配columns*rows
。如果该库未提供floatfree2()
或free2()
函数,则可以使用free(*p); free(p);
以此顺序释放为2D数组分配的内存。这也是OP所做的。
内循环
for (k=0;k<nsrc-1;k++){ if (MYID==k){ buffer = floatalloc2(nx,nz); memset(buffer[0],0,nz*nx*sizeof(float)); buffer = p; }else{ buffer = floatalloc2(nx,nz); memset(buffer[0],0,nz*nx*sizeof(float)); } ... free(*buffer);free(buffer); /*w/o this line is ok while not ok with this line */ }
buffer = p;
行替换了前两行分配和初始化的2D数组;这本质上是内存泄漏。我想这个想法是将p
的内容复制到其中,但是我不确定。
此外,稍后,free(*buffer); free(buffer);
行最终在p
迭代中释放了k == MYID
描述的2D数组。
解决此问题的一种方法是在buffer
时让p
别名k == MYID
:
for (k = 0; k < nsrc-1; k++) {
if (MYID == k) {
buffer = p;
} else {
buffer = floatalloc2(nx,nz);
memset(buffer[0], 0, nz*nx*sizeof(float));
}
...
if (buffer != p) {
free(*buffer);
free(buffer);
}
}
这样,当k == MYID
时,buffer
实际上指向p
;否则,将为每个迭代动态分配和释放它。显然,当buffer
为p
的别名时,我们不会释放它,因为那样会释放p
。
您也可以在free(*p); free(p);
之前添加MPI_Finalize()
,以释放为p
分配的内存,但这并不是绝对必要的,因为该过程将要退出。 (但是,如果您使用例如Valgrind等来查找内存泄漏,或者希望表明您(程序员)确实正确跟踪动态分配,则很有用;在这种情况下,添加注释可能很有用。)
更好的方法是只分配一次缓冲区,然后在每次迭代中重复使用它:
float **p, **buffer;
p = floatalloc2(nx, nz);
memset(p[0], 0, nz*nx*sizeof p[0][0]);
buffer = floatalloc2(nx, nz);
memset(buffer[0], 0, nz*nx*sizeof buffer[0][0]);
for (it=0; it < nt; it++) {
for (isrc=MYID; isrc < nsrc; isrc+=NP) {
for (j=0; j<nz; j++){
for (i=0; i<nx; i++){
p[j][i] += 1.5 + (float)(isrc) + (float)(j);
}
}
}
for (k=0; k<nsrc-1; k++) {
float **data;
if (MYID == k) {
data = p;
} else {
data = buffer;
memset(buffer[0], 0, nz*nx*sizeof buffer[0][0]);
}
MPI_Barrier(MPI_COMM_WORLD);
MPI_Bcast(&(data[0][0]), nx*nz, MPI_FLOAT, k, MPI_COMM_WORLD);
MPI_Barrier(MPI_COMM_WORLD);
for (j=0; j<nz; j++) {
for (i=0; i<nx; i++) {
printf("it=%d,k=%d,Node %d,data[%d][%d]=%f, p[%d][%d]=%f\n",
it, k, MYID, j, i, data[j][i], p[j][i]);
}
}
}
}
free(*buffer);
free(buffer);
free(*p);
free(p);
请注意,sizeof p[0][0]
和sizeof buffer[0][0]
是根据p
/ buffer
每个元素的大小(以字符为单位)计算的语句,而则不实际上检查任何内存。即使是p == NULL
或p[0] == NULL
,它们也是被允许的并且是安全的,因为编译器只是检查表达式的 type (在sizeof
运算符的右边)。为了提醒自己,我从未在sizeof
运算符右侧的变量引用周围使用括号。 (当您使用float
之类的类型时,必须加上括号。然后,我将其写为sizeof (float)
。)这有助于我记住sizeof
是一个运算符,并且不起作用就像一个函数,尽管看起来可能像一个函数。
float **data;
只是对p
或buffer
中实际数据的引用(或别名);我们只需要使用data = p;
或data = buffer;
来分配它。因为它是指向完全相同的数据的引用或别名,所以我们根本不会free()
。如果这样做,我们最终将释放原始数据p
或buffer
。
在对问题的评论中,我提到使用双重间接寻址(float **data
,其中data[row][column]
是元素,而data[row]
和data
都是指针)是不太有效。在实践中,使用结构代替。例如:
typedef struct {
int rows;
int cols;
float *data;
} float2d;
#define FLOAT2D_INIT { 0, 0, NULL }
static inline void float2d_alloc(float2d *m, const int rows, const int cols)
{
do {
if (!m) {
fprintf(stderr, "float2d_alloc(): No matrix specified.\n");
break;
}
if (rows < 1 || cols < 1) {
fprintf(stderr, "float2d_alloc(): Invalid matrix size (%d rows, %d cols).\n", rows, cols);
break;
}
m->data = malloc((size_t)rows * (size_t)cols * sizeof m->data[0]);
if (!m->data) {
fprintf(stderr, "float2d_alloc(): Not enough memory available.\n");
break;
}
m->rows = rows;
m->cols = cols;
return;
} while (0);
/* MPI_Abort(MPI_COMM_WORLD, 1); */
exit(1);
}
static inline void float2d_free(float2d *m)
{
if (m) {
free(m->data);
m->rows = 0;
m->cols = 0;
m->data = NULL;
}
}
如果已分配float2d p;
,则要访问r
行c
列p.data[r*p.cols + c]
上的元素,请使用p.cols*p.rows
。所有数据在内存中都是连续的;有p.cols*p.rows*sizeof p.data[0]
个元素,总大小为r
。要引用行p.data + r*p.rows
上的浮点数组,可以使用&(p.data[r*p.rows])
(相当于,
)。
如果您对这种方法感兴趣,并且可以处理大量矩阵(或密集的2D数据数组),则可以考虑使用here作为结构示例,以使方法更进一步。它基本上允许一个人创建另一个矩阵的任何常规矩形部分(例如对角线,子矩阵,一些连续的奇数行,偶数行等)的实时视图(引用完全相同的数据),并保留代码标签(计算对数据的引用),以便在销毁某些数据的最终用户的矩阵时,会自动释放数据。每个元素访问的确需要两次乘法和一次加法运算,而不是仅仅一次乘法和一次加法运算,但这在实践中实际上是可忽略的开销,并且矩阵结构的多功能性绝对可以平衡这一点。
答案 1 :(得分:2)
另一种方法是使用VLA:
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
void print_matrix(int nx, int ny, int a[nx][ny])
{
printf("Printing matrix at %p\n", &a[0][0]);
for (int i=0; i < nx; i++) {
printf("%d", a[i][0]);
for (int j=1; j < ny; j++)
printf(", %d", a[i][j]);
printf("\n");
}
}
int main(int argc, char *argv[])
{
int nx = 3, nz = 2;
/* two different syntaxes */
int (*A)[nx][nz] = malloc(sizeof(int[nx][nz]));
int (*B)[nz] = malloc(sizeof(int[nx][nz]));
for (int i = 0; i < nx; i++)
for (int k = 0; k < nz; k++) {
(*A)[i][k] = (i+1)*(k+1);
B[i][k] = (i+1)*(k+1);
}
print_matrix(nx, nz, *A);
print_matrix(nx, nz, B);
free(A);
free(B);
}
我强烈建议您在这里免费下载《现代C》:https://gustedt.wordpress.com/2016/11/25/modern-c-is-now-feature-complete/