c - 在 C 中的 for 循环和 if 语句中使用 Malloc 数组 - 导致分段

Question

这是我的第一篇文章，如果它不符合我应该发布的标准，如果我放置代码的方式有任何问题，请说出来，我会在以后的帖子中考虑到这一点。我尝试尽可能多地注释代码，也许有点太多了。

所以代码的想法是采用一个普通矩阵，然后以简化形式存储它，这工作正常，但是当我也希望将其与 vector 相乘时，它会失败。

代码失败了，因为当我使用 if 语句执行双 for 循环时，它会分段，而且我不知道为什么。

如果我单独指定元素，它可以正常工作，但当我尝试在 if 语句内增加应该为 Matrix_R 选择的元素时，它会失败。

任何帮助将不胜感激。谢谢!!

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

int main()
{
    int i;
    int j;
    int n;
    int m;
    int k=0;
    double * Vin;
    double * Vout_M;
    double * Vout_MR;
    double ** Matrix;
    double ** Matrix_R;

    //Vout_M and Vout_MR are output vectors for the two possible inputted matricies
    //Matrix_R is the reduced form of Matrix

    n=4;

    Vin = malloc(n*sizeof(double));
    Vout_M = malloc(n*sizeof(double));
    Vout_MR = malloc(n*sizeof(double));
    Matrix = malloc(n*sizeof(double*));

    for(i=0;i<n;i++)
        Matrix[i] = malloc(n*sizeof(double));

    //Allocates memory for the arrays

    for(i=0;i<n;i++){
    Vin[i]=1;
    Vout_M[i]=0;
    Vout_MR[i]=0;
    }

    //Initiates the vector arrays

    for(i=0;i<n;i++)
    for(j=0;j<n;j++)
    Matrix[i][j]=0;

    //Initiates the Matrix

    Matrix[2][3]=5;
    Matrix[0][2]=10;

    for(i=0;i<n;i++)
        for(j=0;j<n;j++)
            if(Matrix[i][j]!=0)
                m++;

    //Scans through to determine what size the reduced array should be
    //In Future, this could be set up to read from a text file, and so RAM isn't used to store the array to find elements

    Matrix_R = malloc(m*sizeof(double*));
    for(i=0;i<m;i++)
        Matrix_R[i] = malloc(3*sizeof(double));

    for(i=0;i<m;i++)
        for(j=0;j<3;j++)
        Matrix_R[i][j]=0;

    //Produces the reduced array, and initiates it

    printf("\n");

    for(i=0;i<n;i++)
        for(j=0;j<n;j++)
            if(Matrix[i][j]!=0){
            Matrix_R[k][0]=Matrix[i][j];
            Matrix_R[k][1]=i;
            Matrix_R[k][2]=j;
            k++;
            }

    //Scans through the Matrix array and outputs to the Matrix_R array

    for(i=0;i<k;i++)
    printf("Matrix_R[%d][0] = %lf, Matrix_R[%d][1] = %lf, Matrix_R[%d][2] = %lf\n",i,Matrix_R[i][0],i,Matrix_R[i][1],i,Matrix_R[i][2]);

    //Checks if it is storred correctly -- this outputs fine

    //Now first do the multiplication between the normal matrix and vector --- Matrix * Vector

    for(i=0;i<n;i++)
        for(j=0;j<n;j++)
            Vout_M[i] += Matrix[i][j]*Vin[j];

    for(i=0;i<n;i++)
    printf("\nVout_M[%d] = %lf",i,Vout_M[i]);
    printf("\n");

    //Prints the output from a standard Matrix * Vin in the form of Vout_M

    k=0;
    for(i=0;i<n;i++)
        for(j=0;j<n;j++){
            if(i  == Matrix_R[k][1] && j == Matrix_R[k][2]){
                Vout_MR[i] += Matrix_R[k][0]*Vin[j];
                k++;
            }}

    //Goes through standard matrix-vector multiplication, using reduced matrix
    //SEGMENTS :: When trying to go through an if statement and incrementing k.
    //i.e. If I set k=int, and then not increase it in the if statement it works.


    for(i=0;i<n;i++)
    printf("\nVout_MR[%d] = %lf",i,Vout_MR[i]);
    printf("\n");

    //Outputs the Vout_MR which is from Matrix_R * VIN

    free(Vin);
    free(Vout_M);
    free(Vout_MR);

    for(i=0;i<n;i++)
        free(Matrix[i]);

    for(i=0;i<m;i++)
        free(Matrix_R[i]);


return 0;
}

Answer 1

在您的代码中，您从未初始化

 int m;

并且您正在使用未初始化的值

if(Matrix[i][j]!=0)
                m++;

和

Matrix_R = malloc(m*sizeof(double*));

它产生一个先读后写场景。该行为未定义。

此外，请始终检查 malloc() 的返回值以确保成功。

您可以[并且应该]使用%f格式说明符来打印 double 值。改变

 printf("\nVout_M[%d] = %lf",i,Vout_M[i]);

至

 printf("\nVout_M[%d] = %f",i,Vout_M[i]);

接下来，您已free()释放了所有Matrix[i] 和Matrix_R[i]，但您忘记了free() Matrix 和 Matrix_R 本身。

<小时/>

编辑

在您的代码中，没有对 k 中的值进行边界检查

if(i  == Matrix_R[k][1] && j == Matrix_R[k][2])

一旦您的 k >= m，您将访问超出范围的内存，从而调用未定义的行为。副作用是段错误。

在您的情况下，m 的值很可能是 2，并且当 k 变为 2 时通过k++，对i == Matrix_R[k][1]的下一次访问会生成越界内存访问。