动态多维数组重新分配

Question

我在使用 realloc 函数时遇到了一些问题。

我用这个函数分配一个动态二维数组：

Bubble ***allocBubblesMatrix(int height, int width) {
  Bubble ***bubblesMatrix = (Bubble***) malloc(height * sizeof(Bubble**));
  assert(bubblesMatrix != NULL);
  int i;
  for (i = 0; i < height; ++i) {
    bubblesMatrix[i] = (Bubble**) malloc(width * sizeof(Bubble*));
    assert(bubblesMatrix[i] != NULL);
  }
  int x, y;  
  for (y = 0; y < height; ++y)
    for (x = 0; x < width;  ++x)
      bubblesMatrix[y][x] = newBubble(rand() % N_BUBBLES);

  return bubblesMatrix;
}

用下面的代码调用它：

int matrixHeight = 1, 
    matrixWidth  = MATRIX_X_SIZE;
Bubble ***bubblesMatrix = allocBubblesMatrix(matrixHeight, matrixWidth);

这成功创建了一个二维数组 1* MATRIX_X_SIZE。

然后，我想向矩阵添加一行或多行，因此我将 realloc 与以下函数一起使用。它应该添加 heightIncrement 行。问题是有时它可以工作，有时它会导致程序崩溃。

void resizeBubblesMatrix(Bubble ****bubblesMatrix, int height, int width, 
                         int heightIncrement) {
  if (heightIncrement <= 0) /* temporary */
    return;

  *bubblesMatrix = (Bubble***) realloc(*bubblesMatrix, (height + heightIncrement) * sizeof(Bubble**));
  assert(bubblesMatrix != NULL);
  int x, y;
  int newHeight = height + heightIncrement;

  for (y = height; y < newHeight; ++y) {
    (*bubblesMatrix)[y] = (Bubble**) malloc(width * sizeof(Bubble*));
    assert((*bubblesMatrix)[y] != NULL);
    for (x = 0; x < width; ++x)
      (*bubblesMatrix)[y][x] = newBubble(rand() % N_BUBBLES);
  }
}

调用此函数时：

while(true) {
  drawBubblesMatrix(x1, y1, matrixHeight, matrixWidth, &bubblesMatrix, bubbles);
  resizeBubblesMatrix(&bubblesMatrix, matrixHeight, matrixWidth, 1);
  ++matrixHeight;
  getch();
  clear_screen(1);
}

我做错了什么？

取消分配先前分配的内存块的函数：

void freeBubblesMatrix(Bubble ****bubblesMatrix, int height, int width) {
  int y, x;
  for (y = 0; y < height; ++y) {
    for (x = 0; x < width; ++x) {
      free((*bubblesMatrix)[y][x]);
      (*bubblesMatrix)[y][x] = NULL;
    }
    free((*bubblesMatrix)[y]);
    (*bubblesMatrix)[y] = NULL;
  }
  free(*bubblesMatrix);
  *bubblesMatrix = NULL;
}

提前致谢。

编辑

1. 我真傻。正如 Karl Knechtel 指出的那样，我没有对 realloc 的返回值做任何事情。但现在每当我运行该程序时就会崩溃。
2. 根据 Bart van Ingen Schenau 的回答，我证实了我所担心的事情：我忽略了之前分配的几个独立内存块。我什至最终得到了与 Bart 编写的代码类似的代码，但它仍然使程序崩溃。
3. 我添加了 assert 来检查 malloc/realloc 调用的结果，但我没有任何运气。我在 Win98 中使用 djgpp，发生的事情真的很奇怪：
   • Windows：有时，它永远不会崩溃；其他人，添加 2 行后崩溃。
   • MS-DOS：添加 2 行后崩溃。 我将尝试将 -O3 与 gcc 一起使用来获取更多线索。 Windows 上有用的（并且可以快速学习/使用）内存损坏/泄漏检测工具是什么？ Purify 是最好的解决方案吗？
4. 即使我释放数组的函数也会返回页面错误。

Answer 1

阅读文档：

该函数可以将内存块移动到新位置，在这种情况下，将返回新位置....指向重新分配的内存块的指针，该指针可以与 ptr 参数相同，也可以是新位置。
该指针的类型是 void*，可以将其转换为所需的数据指针类型，以便可取消引用。
如果函数未能分配所请求的内存块，则返回 NULL 指针，并且参数 ptr 指向的内存块保持不变。

如果不对返回值执行某些操作，则无法正确使用realloc。现在，您的代码期望 realloc 始终能够以新块位于同一位置的方式重新分配内存。这显然是不可能的；数组后面的内存可能正在用于其他用途。

Answer 2

使用 realloc 时存在很多问题。

1. 您向 realloc 传递了错误的指针。您应该传递从 malloc 获得的指针，该指针为 *bubblesMatrix。
2. allocBubblesMatrix 和 resizeBubblesMatrix 函数中矩阵的“布局”不同。在alloc函数中，您分配了几个独立的内存块，但在resize函数中，您将其视为一大块内存。那根本行不通。

正确的用法是：

void resizeBubblesMatrix(Bubble ****bubblesMatrix, int height, int width, 
                         int heightIncrement) {
  *bubblesMatrix = (Bubble ***) realloc(*bubblesMatrix, (height + heightIncrement) * sizeof(Bubble**));
  int i;
  int newHeight = height + heightIncrement;
  for (i = height; i < newHeight; ++i)
    (*bubblesMatrix)[i] = (Bubble**) malloc(width * sizeof(Bubble*));
  int x, y;
  for (y = height; y < newHeight; ++y)
    for (x = 0; x < width; ++x)
      (*bubblesMatrix)[y][x] = newBubble(rand() % N_BUBBLES);
}

但是这个函数仍然存在一些问题：

• malloc和realloc都可能失败，这里没有考虑到
• 如果heightIncrement > 为负数，则调整大小函数中存在内存泄漏。

Answer 3

我整理了一个快速测试用例，得出的结论是您现在遇到的问题不在这段代码中。我创建了一个非常简单的测试用例，用整数替换 Bubble 对象。当我这样做时，重新分配成功完成而不会崩溃。这是我的代码：

#include <malloc.h>
#include <assert.h>

int myVal = 0xDEAD;

int ***allocBubblesMatrix(int height, int width);
void resizeBubblesMatrix(int ****bubblesMatrix, int height, int width, 
                         int heightIncrement);

int main(int argc, char **argv)
{
  int matrixHeight = 1, matrixWidth = 10;
  int i = 0;
  int ***matrix = allocBubblesMatrix(matrixHeight, matrixWidth);
  for(i = 1; i < matrixWidth; i++)
    resizeBubblesMatrix(&matrix, matrixHeight, matrixWidth, 1);
  printf("Complete!\n");
}

int ***allocBubblesMatrix(int height, int width) {
  int ***bubblesMatrix = (int***) malloc(height * sizeof(int**));
  assert(bubblesMatrix != NULL);
  int i;
  for (i = 0; i < height; ++i) {
    bubblesMatrix[i] = (int**) malloc(width * sizeof(int*));
    assert(bubblesMatrix[i] != NULL);
  }
  int x, y;  
  for (y = 0; y < height; ++y)
    for (x = 0; x < width;  ++x)
      bubblesMatrix[y][x] = &myVal;

  return bubblesMatrix;
}

void resizeBubblesMatrix(int ****bubblesMatrix, int height, int width, 
                         int heightIncrement) {
  if (heightIncrement <= 0) /* temporary */
    return;

  *bubblesMatrix = (int***) realloc(*bubblesMatrix, (height + heightIncrement) * sizeof(int**));
  assert(bubblesMatrix != NULL);
  int x, y;
  int newHeight = height + heightIncrement;

  for (y = height; y < newHeight; ++y) {
    (*bubblesMatrix)[y] = (int**) malloc(width * sizeof(int*));
    assert((*bubblesMatrix)[y] != NULL);
    for (x = 0; x < width; ++x)
      (*bubblesMatrix)[y][x] = &myVal;
  }
}

我所做的唯一更改是将 Bubble 替换为 int，并将矩阵中的所有条目指向单个 int 变量，而不是进行更多分配。

这意味着错误要么在drawBubblesMatrix()中，要么在newBubble()中。

Answer 4

您需要单独重新分配每个维度。您无法同时重新分配两个维度，因为每个“行”都是单独分配的。

*bubblesMatrix = (Bubble ***) realloc(bubblesMatrix, (height + heightIncrement) * width * sizeof(Bubble*));

需要更改为

*bubblesMatrix = (Bubble ***) realloc(*bubblesMatrix, (height + heightIncrement) * sizeof(Bubble**));