[英]Memory allocation to struct in pure C
我有一個結構,它表示我的數據元素
struct myElement
{
int field1;
int field2;
int field3;
};
另一個結構,包含此元素的數組和一些其他數據
struct myArray
{
struct myElement *elements;
int someData;
};
我需要像這樣的數組的數組
struct myArray *myMatrix;
但是我在內存分配上有問題。 myArray中的元素數量可以不同,myMatrix中的元素數量也可以不同,因此我需要動態分配內存。 在這種情況下,分配和釋放內存的正確方法是什么?
這是一個小示例,說明如何在struct myArray
分配( malloc
)和釋放( free
)動態struct myElement
數組。 還要注意,您將需要跟蹤數組的大小,因此我添加了size_t elements_len;
struct myArray
(請使用camelCase和下划線的組合-我在C語言中使用下划線,但不想修改您的標識符):
#include <stdlib.h>
struct myElement
{
int field1;
int field2;
int field3;
};
struct myArray
{
struct myElement *elements;
size_t elements_len;
int someData;
};
void allocate_elements(struct myArray *m, size_t length)
{
m->elements = malloc(length * sizeof( *m->elements) );
m->elements_len = length;
}
void free_elements(struct myArray *m)
{
free(m->elements);
m->elements = NULL; /* point to NULL to signify no array allocated */
m->elements_len = 0; /* length of 0 also signifies no elements/no array */
}
int main(void)
{
struct myArray ma;
allocate_elements(&ma, 5);
free_elements(&ma);
return 0;
}
應用類似的邏輯以獲取struct myArray
的動態數組。 你會malloc
足夠的內存為X量struct myArray
S,則for
每個struct myArray
數組中元素,你會打電話allocate_elements
。 完成后,遍歷數組中的每個元素,並調用free_elements
。
int num_elements = 1234; // whatever
struct myArray *myMatrix;
myMatrix = malloc (num_elements * sizeof (*myMatrix));
if (!myMatrix)
// error
// subsequent use of myMatrix is just like it had been statically dimensioned:
myMatrix [0].someData = 343;
myMatrix [1].someData = 323;
使用malloc
分配內存:
myMatrix = malloc(sizeof(myArray)*dim1);
for (int i = 0; i < dim1; i++)
myMatrix[i].elements = malloc(sizeof(myElement)*dim2);
完成使用后,以類似方式使用free
釋放內存。
struct myArray *myMatrix = malloc(Nentries * sizeof(*myMatrix));
if (myMatrix != 0)
{
for (int i = 0; i < Nentries; i++)
{
myMatrix[i].elements = malloc(Nelements[i] * sizeof(myElement));
if (myMatrix[i].elements != 0)
{
for (int j = 0; j < Nelements[i]; j++)
{
myElement *e = &myMatrix[i].elements[j];
e->field1 = 0;
e->field2 = 1;
e->field3 = 2;
}
myMatrix[i].someData = 37;
}
}
}
我假設Nentries
表示矩陣中有多少個元素,而數組Nelements
每個元素Nelements
表示矩陣的相應元素中有多少個元素。 該代碼測試內存分配是否成功,但不會對分配失敗做出反應。
像這樣的事情應該可以工作,盡管對於這么多單獨的分配來說,這不是一個很好的解決方案,而進一步下去則是一個更好的解決方案。 我試圖使變量名描述它們的含義。
int arrayOfSubArrayLengths={9,5,10,50,...};
int lengthOfMyMatrix=something;
myMatrix= (myArray*) malloc( sizeof(myArray) * lengthOfMyMatrix);
for(int i=0; i<lengthOfMyMatrix; ++i)
{
myMatrix[i].elements=new myElement[arrayOfSubArrayLengths];
myMatrix[i].someData=whatever;
}
刪除:
for(int i=0; i<lengthOfMyMatrix; ++i)
{
free( myMatrix[i].elements );
}
free( myMatrix );
但是,正如我所說的,分配這么多不是一個好的解決方案。 這可能會導致一些嚴重的內存碎片,具體取決於lengthOfMyMatrix的大小。 同樣,對分配器的如此多次調用可能會使速度變慢,這再次取決於lengthOfMyMatrix的大小。 這是一個更好的解決方案:
int arrayOfSubArrayLengths={9,5,10,50,...};
int lengthOfMyMatrix=something;
int sumOfSubArrayLengths=someNumber;
myArray* fullArray=(myElement*) malloc( sizeof(myElement) * sumOfSubArrayLengths);
myMatrix= (myArray*) malloc( sizeof(myArray) * lengthOfMyMatrix);
int runningSum=0;
for(int i=0; i<lengthOfMyMatrix; ++i)
{
myMatrix[i].elements = &fullArray[runningSum];
runningSum += arrayOfSubArrayLengths[i];
myMatrix[i].someData = whatever;
}
刪除:
free( fullArray );
free( myMatrix );
以這種方式,無論長度如何,都只有兩次調用分配器。 因此,存在更多的內存碎片和更少的分配開銷時間。 第二種方法的缺點是,如果您不小心進行邊界檢查,那么很容易在不知道的情況下破壞數組中的數據,因為內存“屬於”您,因此操作系統不會因訪問沖突而踢您。
您需要使用malloc
和free
函數來動態分配和釋放內存。 請參考以下內容。
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
struct myElement {
int field1;
int field2;
int field3;
};
struct myArray {
struct myElement *elements;
int someData;
};
struct myArray *myMatrix = NULL;
int n_myarray = 0;
int n_elements = 0;
int i, j;
printf("How many myArray's do you want? ");
scanf("%d", &n_myarray);
printf("How many elements do you want in each array? ");
scanf("%d", &n_elements);
/* memory allocation starts here */
if ((myMatrix = (struct myArray *) malloc((int)sizeof(struct myArray) * n_myarray)) == NULL) {
printf("ERROR: unable to allocate array\n");
return 1;
}
for (i=0 ; i<n_myarray ; i++) {
if ((myMatrix[i].elements = (struct myElement *) malloc((int)sizeof(struct myElement) * n_elements)) == NULL) {
printf("ERROR: unable to allocate array elements\n");
free(myMatrix);
return 1;
}
/* initialization of other members of struct myArray goes here */
myMatrix[i].someData = 123;
/* initialization of members of struct myElement goes here */
for (j=0 ; j<n_elements ; j++) {
myMatrix[i].elements[j].field1 = 123;
myMatrix[i].elements[j].field2 = 123;
myMatrix[i].elements[j].field3 = 123;
}
}
/* do your calculations here */
/* I'm printing the values */
for (i=0 ; i<n_myarray ; i++) {
printf("myMatrix[%d].someData : %d \n", i, myMatrix[i].someData);
for (j=0 ; j<n_elements ; j++) {
printf("myMatrix[%d].elements[%d].field1 : %d \n", i, j, myMatrix[i].elements[j].field1);
printf("myMatrix[%d].elements[%d].field2 : %d \n", i, j, myMatrix[i].elements[j].field2);
printf("myMatrix[%d].elements[%d].field3 : %d \n", i, j, myMatrix[i].elements[j].field3);
}
}
/* memory deallocation (free) starts here */
for (i=0 ; i<n_myarray ; i++) {
free(myMatrix[i].elements);
}
free(myMatrix);
return 0;
}
> ./a.out
How many myArray's do you want? 2
How many elements do you want in each array? 5
myMatrix[0].someData : 123
myMatrix[0].elements[0].field1 : 123
myMatrix[0].elements[0].field2 : 123
myMatrix[0].elements[0].field3 : 123
myMatrix[0].elements[1].field1 : 123
myMatrix[0].elements[1].field2 : 123
myMatrix[0].elements[1].field3 : 123
myMatrix[0].elements[2].field1 : 123
myMatrix[0].elements[2].field2 : 123
myMatrix[0].elements[2].field3 : 123
myMatrix[0].elements[3].field1 : 123
myMatrix[0].elements[3].field2 : 123
myMatrix[0].elements[3].field3 : 123
myMatrix[0].elements[4].field1 : 123
myMatrix[0].elements[4].field2 : 123
myMatrix[0].elements[4].field3 : 123
myMatrix[1].someData : 123
myMatrix[1].elements[0].field1 : 123
myMatrix[1].elements[0].field2 : 123
myMatrix[1].elements[0].field3 : 123
myMatrix[1].elements[1].field1 : 123
myMatrix[1].elements[1].field2 : 123
myMatrix[1].elements[1].field3 : 123
myMatrix[1].elements[2].field1 : 123
myMatrix[1].elements[2].field2 : 123
myMatrix[1].elements[2].field3 : 123
myMatrix[1].elements[3].field1 : 123
myMatrix[1].elements[3].field2 : 123
myMatrix[1].elements[3].field3 : 123
myMatrix[1].elements[4].field1 : 123
myMatrix[1].elements[4].field2 : 123
myMatrix[1].elements[4].field3 : 123
>
請確保以下內容:
malloc
應該有一個free
malloc
分配的內存之前,必須檢查malloc
是否成功分配了您請求的內存塊。
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