c - 段错误(核心转储)[康威的生命游戏]

Question

我正在为 Conway 的生命游戏开发 C 实现，我被要求使用以下 header :

#ifndef game_of_life_h
#define game_of_life_h

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

// a structure containing a square board for the game and its size
typedef struct gol{
    int **board;
    size_t size;
} gol;

// dynamically creates a struct gol of size 20 and returns a pointer to it
gol* create_default_gol();

// creates dynamically a struct gol of a specified size and returns a pointer to it.
gol* create_gol(size_t size);

// destroy gol structures
void destroy_gol(gol* g);

// the board of 'g' is set to 'b'. You do not need to check if 'b' has a proper size and values
void set_pattern(gol* g, int** b);

// using rules of the game of life, the function sets next pattern to the g->board
void next_pattern(gol* g);

/* returns sum of all the neighbours of the cell g->board[i][j]. The function is an auxiliary 
function and should be used in the following function. */
int neighbour_sum(gol* g, int i, int j);

// prints the current pattern of the g-board on the screen
void print(gol* g);

#endif

我添加了注释来帮助解释每一位的含义。

gol.board是一个2级整数数组，包含x和y坐标，即board[x][y]，每个坐标可以是1 (活着)或 0(死亡)。

这只是一些背景信息，我正在尝试编写我的第一个函数 create_default_gol() ，它将返回一个指向 gol 实例的指针，其中包含20x20 板。

然后，我尝试遍历 20x20 板的每个坐标并将其设置为 0，运行此程序时出现段错误(核心转储)。

下面的代码是我的 c 文件，其中包含核心代码和 main() 函数:

#include "game_of_life.h"

int main()
{
    // Create a 20x20 game
    gol* g_temp = create_default_gol();
    int x,y;
    for (x = 0; x < 20; x++)
    {
        for (y = 0; y < 20; y++)
        {
            g_temp->board[x][y] = 0;
        }
    }
    free(g_temp);
}

// return a pointer to a 20x20 game of life
gol* create_default_gol()
{
    gol* g_rtn = malloc(sizeof(*g_rtn) + (sizeof(int) * 20 * 20));
    return g_rtn;
}

这是我想要实现的第一个功能，能够生成每个坐标都为 0(死)状态的 20x20 板。

请随意批评我的代码，我正在寻找确定为什么会出现段错误，以及我是否在 create_default_gol() 函数中正确分配内存。

谢谢!

Answer 1

类型 int **board; 意味着 board 必须包含一个指针数组，每个指针都指向每行的开头。您现有的分配忽略了这一点，只分配 *g_rtn 加上板中的 int 。

假设您必须坚持使用类型 int **board; ，分配主板的规范方法是:

gol* g_rtn = malloc(sizeof *g_rtn);
g_rtn->size = size;
g_rtn->board = malloc(size * sizeof *g_rtn->board);
for (int i = 0; i < size; ++i)
    g_rtn->board[i] = malloc(size * sizeof **g_rtn->board);

这段代码涉及很多小的malloc block 。您可以将板的行和列压缩为单个分配，但是您还需要设置指向每行开头的指针，因为 board 必须是指向 int 的指针数组。

此方法的另一个问题是对齐。对齐。保证 malloc 结果对于任何类型都是对齐的；但是 int 可能比 int * 具有更严格的对齐要求。我的以下代码假设它没有；如果您想要可移植，那么您可以添加一些编译时检查(或运行它并查看它是否中止!)。

所需的内存量是最后两次 malloc 的总和:

g_rtn->board = malloc( size * size * sizeof **g_rtn->board 
    + size * sizeof *g_rtn->board );

然后第一行将在行指针结束后开始(强制转换是必要的，因为我们要将 int ** 转换为 int * ，并且使用 void * 意味着我们不必重复单词 int ):

g_rtn->board[0] = (void *) (g_rtn->board + size);

其他行中每行都有 size 个整数:

for (int i = 1; i < size; ++i)
    g_rtn->board[i] = g_rtn->board[i-1] + size;

请注意，这比仅使用一维数组并对偏移量进行算术要复杂得多，但规定您必须有两级间接访问板。

而且这比“规范”版本更复杂。在此版本中，我们以代码复杂性为代价换取了减少 malloc 数量的好处。如果您的程序通常只分配一个板或少量板，那么这种权衡也许不值得，并且规范版本会给您带来更少的麻烦。

最后 - 正如您在问题中尝试做的那样，可以在单个 malloc 中分配 *g_rtn 和板。然而，我的建议(根据经验)是，将董事会分开会更简单。如果棋盘是游戏对象的单独分配，它会使您的代码更清晰，并且您的对象更易于使用和更改。