c-对结构的多维数组使用malloc



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。我正在尝试从文件中读取替身,并希望存储在结构中。第一行是块编号(此处不相关,因为它总是1),第二行分别表示X、Y和Z坐标中的网格点数量。在这种情况下,X方向上有10个点,Y方向上有5个点,Z方向上有1个点。从第三行开始,是每个点的X,Y,Z坐标,这是我想读的二重。首先是所有的X分量(即10*5*1x坐标,然后是类似的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。我犯了什么错误?

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 %in",nblocks,IMAX,JMAX,KMAX);
    grid = malloc(sizeof(Mesh)*nblocks*IMAX*JMAX*KMAX);
    fscanf(mesh,"%lf",&grid[0][0][0].x);
    printf("%lfn",grid[0][0][0].x);
    fclose(mesh);
    return 0;
}

该程序在编译时没有给出任何错误,但它不会读/写我存储在结构的x变量中的变量。(如果这有效,我可以将其放入循环中,以读取我在这里没有完成的所有值。)

如果我在读取IMAX,JMAX,KMAX之后定义了Mesh grid[IMAX][JMAX][KMAX],我会得到正确的输出。但想知道指针式的工作方式是如何工作的。

谢谢,Pranav

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

错误解释

以下阵列:

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|....
+----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+----+-----

但是下面的指针对指针

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

管理方式就像这样:

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  
                                    +----+----+----+----

malloc()分配一个由连续IMAX*JMAX*KMAX结构元素组成的数组。实际上,它就像一个一维数组,因为malloc()和编译器对维度及其相应的大小一无所知。

但是当你写grid[0]时,你的代码会查看grid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)等等。所以你可能会在内存中的一个随机位置写,然后出现分段错误。

解决方案

您必须将网格管理为结构的一维数组,并在代码中明确组织索引。

因此声明:

Mesh *grid; 

每当你想到网格的元素[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)),因为它清楚地表明它是一个数组,并且内存块设置为0。

顺便说一句,(可能你的真实代码中已经有了)作为一种反射,总是检查分配是否成功,并在你不再需要时预见一个free()。

您有一个四维数组,而不是三维数组。尺寸为:

  1. nblocks
  2. IMAX
  3. JMAX
  4. KMAX

因此,grid的类型必须是Mesh****,而不是Mesh***

Mesh ****grid;

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,您可以使用访问网格数据

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

这些都是有效的用法:

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

一个简单的选项是写入:

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

然后访问项目:

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

你在一条评论中表示,你并不真正需要nblocks,因为它总是1,在这种情况下,你可以去:

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

由于C99,允许数组维度不是编译时常数1

注意成语ptr = malloc(N * sizeof *ptr);的使用,这保证了我们分配ptr指向的任何类型的N,因此我们可以确保,即使ptr的类型很复杂,我们也分配了正确数量的字节。

<小时>

1C99需要此功能,但在C11中更改为可选功能。如果你使用的编译器是C11兼容的,但没有VLA(我不知道有),你必须选择其他解决方案之一。

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