c - Malloc'ing 数组然后释放它们？

Question

我目前正在处理 c 我在指针使用和语法方面遇到了一些小问题。

下面，我(尝试)创建一个指向整数数组的指针数组，然后将每个指针指向一个通过 malloc() 创建的数组。

在创建数组后，我然后循环遍历每个单元格，并分配一个值。

现在，所有这一切似乎都有效，但是当使用 free() 收回内存时，程序崩溃了。

我注意到，如果我 malloc() 数组内存，然后立即对它们调用 free()，程序将毫无问题地执行。但是，当我 malloc()、分配值然后调用 free() 时，将发生崩溃。 (段错误)。

下面是有效的代码，malloc() 然后立即 free()ing

int (*ptrArr[5])[5];

for(int i=0; i<5; i++)
    ptrArr[i] = malloc(sizeof(int) * 5);

for(int i=0; i<5; i++)
    printf("ptrArr[%d][%x]->[%x]\n", i, &ptrArr[i], &*ptrArr[i]);
printf("\n");

for(int i=0; i<5; i++){
    for(int j=0; j<5; j++){
        printf("[%x](%2d) | ", &*ptrArr[i][j], *ptrArr[i][j]);  
    }
    printf("\n");
}

for(int i=4; i>=0; i--)
    free(ptrArr[i]);

上面的代码按我的预期执行，但是当我为单元格赋值然后尝试调用 free 时，会生成段错误:

int (*ptrArr[5])[5];

for(int i=0; i<5; i++)
    ptrArr[i] = malloc(sizeof(int) * 5);

for(int i=0; i<5; i++)
    printf("ptrArr[%d][%x]->[%x]\n", i, &ptrArr[i], &*ptrArr[i]);
printf("\n");

for(int i=0; i<5; i++){
    for(int j=0; j<5; j++){
        printf("[%x](%2d) | ", &*ptrArr[i][j], *ptrArr[i][j]);  
    }
    printf("\n");
}

int loop = 5;
for(int i=0; i<5; i++){
    for(int j=0; j<5; j++){
        *ptrArr[i][j] = (loop + (i*j));
        ++loop;
    }
}

printf("\n");
for(int i=0; i<5; i++){
    for(int j=0; j<5; j++){
        printf("[%x](%2d) | ", &*ptrArr[i][j], *ptrArr[i][j]);
    }
    printf("\n");
}

for(int i=4; i>=0; i--)
{
    printf("Freeing ptrArr[%x]\n", i);
    free(ptrArr[i]);
}

我想我要么误解了

int (*ptrArr[5])[5];

声明，我想要的是一个由 5 个指针组成的数组，每个指针都指向一个整数数组，或者我没有正确地为单元格赋值，而是破坏了导致 free() 失败的内存。

如有任何帮助，我将不胜感激，我希望问题清晰简洁。

谢谢。

Answer 1

我处理这类问题的方法是打印出各种嫌疑人的sizeof，像这样

int (*test[5])[5];

printf( "%zu ", sizeof(test) );
printf( "%zu ", sizeof(test[0]) );
printf( "%zu\n", sizeof(test[0][0]) );

结果是 40 8 20。 (请注意，在我的机器上，int 是 4 个字节，指针是 8 个字节。)
所以这告诉我 test 是一个包含 5 个指针的数组。从逻辑上讲，test[0] 是一个指针。但有趣的是，test[0][0] 是一个包含 5 个整数的数组。

如果我添加下面这行代码

printf( "%zu\n", sizeof(test[0][0][0]) );

输出为 4，即 test[0][0][0] 是单个 int。由此我们得出结论，声明 int (*test[5])[5] 正在声明一个三维数组，这不是您想要的。

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所以让我们尝试一个更简单的声明，像这样

int (*test)[5];

printf( "%zu ", sizeof(test) );
printf( "%zu ", sizeof(test[0]) );
printf( "%zu\n", sizeof(test[0][0]) );

输出为8 20 4，也就是说test是一个单指针，test[0]是一个数组5 个整数，test[0][0] 是单个 int。我们得出结论，int (*test)[5] 声明了一个二维数组。

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下一个问题是我们如何为数组分配内存。如果我们这样做

test = malloc( 5 * sizeof(int) );

然后我们有一个 1 行 5 列的数组，基本上是一个一维数组。

要得到一个N行的二维数组，我们需要

test = malloc( N * 5 * sizeof(int) );

然后我们可以像这样填充、打印和释放数组

int N = 5;
for ( int row = 0; row < N; row++ )
    for ( int col = 0; col < 5; col++ )
        test[row][col] = (row+5)*10 + col;

for ( int row = 0; row < N; row++ )
{
    for ( int col = 0; col < 5; col++ )
        printf( "%2d ", test[row][col] );
    printf( "\n" );
}

free( test );