c - 如何使用动态内存分配处理 C 中的矩阵？

Question

我试图运行一个模拟，其中我需要填充三个大小为“2 x 迭代”的矩阵，这是 (iterations=)10^8 列和 2 行。我还使用大小为 10^8 的 vector t。使用动态内存分配，我编写了以下代码:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <math.h>
#include <time.h>

#define T 10000
#define dt 0.0001
#define iterations (T/dt)

/*(more code)*/
int main(){
  int i, j;
  double *t;
  double (*x)[2], (*y)[2], (*c)[2];

  t=(double *) malloc((iterations-1)*sizeof(double));
  x=(double (*)[2]) malloc((2*(iterations))*sizeof(double));
  y=(double (*)[2]) malloc((2*(iterations))*sizeof(double));
  c=(double (*)[2]) malloc((2*(iterations))*sizeof(double));

  for(i=0; i=1; i++){
   x[i][0]=50+500*i;
   y[i][0]=300;
   c[i][0]=15;
  }

  for(j=0; j<=iterations-2; j++){
   t[j+1]=t[j]+dt;
   /*(more code)*/
   printf("%G %G %G %G %G %G\n",x[0][j+1],x[1][j+1],y[0][j+1],y[1][j+1],c[0][j+1],c[1][j+1]);
  }
  return 0;
}

动态内存分配是否写对了？我的意思是，我真的有一个大小为“迭代”的 vector t 和三个大小为“2 x 迭代”的矩阵吗？

而且，如果我想填充矩阵的每个分量，例如我想在矩阵 x 的位置 (1,4) 处有一个 50，那么我是否必须写 x[1][4]=50 ？ (就像第一个“for”一样。)

问题是执行程序时出现错误:段错误。然后，使用调试器我得到以下信息:

程序接收到信号 SIGSEGV，段错误。

x[0][0]=50

Answer 1

分配矩阵的通用方法:

double **mat_init(int n_rows, int n_cols)
{
    double **m;
    int i;
    m = (double**)malloc(n_rows * sizeof(double*));
    for (i = 0; i < n_rows; ++i)
        m[i] = (double*)calloc(n_cols, sizeof(double));
    return m;
}    
void mat_destroy(int n_rows, double **m)
{
    int i;
    for (i = 0; i < n_rows; ++i) free(m[i]);
    free(m);
}

你也可以这样做:

double **mat_init2(int n_rows, int n_cols)
{
    double **m;
    int i;
    m = (double**)malloc(n_rows * sizeof(double*));
    m[0] = (double*)calloc(n_rows * n_cols, sizeof(double));
    for (i = 1; i < n_rows; ++i)
        m[i] = m[i-1] + n_cols;
    return m;
}    
void mat_destroy2(double **m)
{
    free(m[0]); free(m);
}

对于上述两种方法，您都可以使用matrix[row][col] 来访问单元格。有时，您可能更喜欢分配单个数组并使用 matrix[row*n_cols+col] 访问单元格。

顺便说一句，我相信有人会说“不要使用 cast”，但使用 cast 有好处——这是题外话。