C++ 二维数组分配内存以避免段错误

Question

我通常使用其他语言(R、Python 和 Java)编写代码，但最近开始使用 C++。我一直在解决 hackerrank.com 上的问题，特别是我遇到了这个问题: https://www.hackerrank.com/challenges/variable-sized-arrays

在这个问题之前，我从未遇到过Segmentation Fault 错误。我修改了代码，发现错误仅在我尝试从 arr 变量打印时发生。

我想知道是否有人可以帮我解决这个问题，也许可以提供关于确切错误的详细解释？

代码如下，但问题可能出在 int arr[100000][100000] = {-1}; 和 printf("%d\n", arr [iHat][jHat]); 因为我可以 printf iHat 和 jHat 本身，但我无法使用它们访问 arr 数组中的整数。

#include <iostream>

using namespace std;
    int main(){

        int n, q;

        /*
        *scan in:
        *n array entries
        *q quaries
        */

        int arr[100000][100000] = {-1}; //initialize an array, larger than 10^5

        scanf("%d %d\n", &n, &q); //n is size of array, q is # of quaries

        for (int i = 0; i < n; ++i){ //loop through lines of input to populate array
        int c, y = 0; //initialize to zero at the start of each line
            while((c = getchar()) != '\n'){ //readline
                if(c != ' '){ //pass spaces
                    arr[i][y] = c; //place integer into array
                    ++y;
                }
            }
        }

        for (int i = 0; i < q; ++i){
            int iHat, jHat = 0;
            scanf("%d %d\n", &iHat, &jHat); //scan for coordinates
            printf("%d\n", arr[iHat][jHat]); //Segmentation fault occurs here, why?
        }
        return 0;
    }

更新

这个问题的重点是内存管理，尤其是指针的使用。一个有效的解决方案，不会导致段错误，如下所示:

#include <iostream>

using namespace std;
int main(){
    int n, q;
    /*
    *scan in:
    *n array entries
    *q quaries
    * format: %d %d
    */

    scanf("%d %d\n", &n, &q);//n is size of array of arrays, q is # of quaries

    int **arr = new int *[n]; //int** arr is a pointer of pointers of size n   

    for (int i = 0; i < n; ++i){//loop through lines of input to populate array  
        int k; //Always initialize variables in the narrowest scope possible!
        scanf("%d", &k);//grab k, the number of ints in the line
        arr[i] = new int[k];//create a 2nd dimension at entry i of size k
        for (int j = 0; j < k; ++j){
            scanf("%d", &arr[i][j]);//populate array
        }
    }

    for (int i = 0; i < q; ++i){
        int iHat, jHat = 0;
        scanf("%d %d\n", &iHat, &jHat); //scan for query coordinates
        printf("%d\n", arr[iHat][jHat]); //print results of query
    }

return 0;
}

Answer 1

C++ 让您可以控制要分配内存的位置。在您的情况下，您发现您在堆栈上分配了一个超出堆栈大小的数组数组。在某些时候，您访问了位于堆栈边界和程序之外的这些元素之一，这会导致称为段错误的访问冲突。

由于您提到自己是 C++ 的新手，因此了解这 3 个内存区域以及您将如何在您的案例中使用每个区域会有所帮助:

堆栈内存 - 临时变量自动使用的空间，无需明确请求。如果超出堆栈大小，您将看到未定义的行为。

int main() {
  int arr[100000][100000];
}

堆内存 - 每当使用运算符“new”明确请求时，用于动态分配空间的空间。如果请求的内存大小超过可用大小，将抛出“std::bad_alloc”异常。

 int main() {

    int **arr = new int *[100000];

    for (std::size_t i = 0; i < 100000; ++i) {
       arr[i] = new int[100000];
     }
  }

静态内存 - 在主要运行之前为静态对象分配的空间。如果数组维度太大，您将收到编译器错误。

  int arr[100000][100000];

  int main() {
    ...
  }