malloc для структури та вказівника в C

Припустимо, я хочу визначити структуру, що представляє довжину вектора та його значення, як:

struct Vector{
    double* x;
    int n;
};

Тепер, припустимо, я хочу визначити вектор y і виділити для нього пам’ять.

struct Vector *y = (struct Vector*)malloc(sizeof(struct Vector));

Мій пошук в Інтернеті показує, що я повинен виділити пам’ять для x окремо.

y->x = (double*)malloc(10*sizeof(double));

Але, здається, я виділяю пам'ять для y-> x двічі, одну при виділенні пам'яті для y, а іншу при виділенні пам'яті для y-> x, і це здається марною тратою пам'яті. Дуже вдячний, якщо дасте мені знати, що насправді робить компілятор і який правильний спосіб ініціалізувати як y, так і y-> x.

Заздалегідь спасибі.

Ні, ви не виділяєте пам'ять y->xдвічі.

Натомість ви виділяєте пам’ять для структури (яка включає вказівник) плюс щось, на що вказує цей вказівник.

Подумайте про це так:

         1          2
        +-----+    +------+
y------>|  x------>|  *x  |
        |  n  |    +------+
        +-----+

Отже, вам насправді потрібні два розподіли ( 1і 2), щоб зберігати все.

Крім того, типом має бути, struct Vector *yоскільки це вказівник, і ніколи не слід відкидати значення, що повертається з mallocC, оскільки воно може приховувати певні проблеми, які ви не хочете приховувати - C чудово здатний неявно перетворити void*повернене значення в будь-який інший покажчик.

І, звичайно, ви, мабуть, хочете інкапсулювати створення цих векторів, щоб полегшити управління ними, наприклад за допомогою:

struct Vector {
    double *data;    // no place for x and n in readable code :-)
    size_t size;
};

struct Vector *newVector (size_t sz) {
    // Try to allocate vector structure.

    struct Vector *retVal = malloc (sizeof (struct Vector));
    if (retVal == NULL)
        return NULL;

    // Try to allocate vector data, free structure if fail.

    retVal->data = malloc (sz * sizeof (double));
    if (retVal->data == NULL) {
        free (retVal);
        return NULL;
    }

    // Set size and return.

    retVal->size = sz;
    return retVal;
}

void delVector (struct Vector *vector) {
    // Can safely assume vector is NULL or fully built.

    if (vector != NULL) {
        free (vector->data);
        free (vector);
    }
}

Інкапсулюючи створення таким чином, ви гарантуєте, що вектори або повністю побудовані, або взагалі не побудовані - немає шансів, що вони будуть побудовані наполовину. Це також дозволяє повністю змінити основні структури даних у майбутньому, не впливаючи на клієнтів (наприклад, якщо ви хочете зробити їх рідкісними масивами, щоб обміняти місце на швидкість).

Перший раз, ви виділити пам'ять для Vector, що означає , що змінні x, n.

Однак x поки не вказує ні на що корисне .

Отже, тому необхідний і другий розподіл .

Кілька пунктів

struct Vector y = (struct Vector*)malloc(sizeof(struct Vector)); неправильно

це повинно бути, struct Vector *y = (struct Vector*)malloc(sizeof(struct Vector));оскільки yмає покажчик на struct Vector.

Перший malloc()лише виділяє пам’ять, достатню для зберігання структури Vector (яка вказує на double + int)

2-й malloc()фактично виділяють пам'ять для зберігання 10 подвійних.

Насправді ви можете зробити це в одному malloc, виділивши для вектора та масиву одночасно. Наприклад:

struct Vector y = (struct Vector*)malloc(sizeof(struct Vector) + 10*sizeof(double));
y->x = (double*)((char*)y + sizeof(struct Vector));
y->n = 10;

Це виділяє Vector 'y', а потім змушує y-> x вказувати на додаткові виділені дані відразу після структури Vector (але в тому самому блоці пам'яті).

Якщо потрібна зміна розміру вектора, вам слід зробити це з двома розподілами, як рекомендовано. Тоді можна буде змінити розмір внутрішнього масиву y-> x, зберігаючи незмінною векторну структуру 'y'.

В принципі, ви все робите правильно. Для того, що ви хочете, вам потрібно два malloc()с.

Лише кілька коментарів:

struct Vector y = (struct Vector*)malloc(sizeof(struct Vector));
y->x = (double*)malloc(10*sizeof(double));

має бути

struct Vector *y = malloc(sizeof *y); /* Note the pointer */
y->x = calloc(10, sizeof *y->x);

У першому рядку ви виділяєте пам’ять для об’єкта Vector. malloc()повертає покажчик на виділену пам'ять, тому y повинен бути векторним вказівником. У другому рядку ви виділяєте пам'ять для масиву з 10 подвійних.

У C вам не потрібні явні закиди, а sizeof *yзамість цього sizeof(struct Vector)краще писати для безпеки типу, а крім того, це економить на друкуванні.

Ви можете переставити свою структуру і зробити одиницю malloc()приблизно так:

struct Vector{    
    int n;
    double x[];
};
struct Vector *y = malloc(sizeof *y + 10 * sizeof(double));

Коли ви виділяєте пам'ять, struct Vectorви просто виділяєте пам'ять для вказівника x, тобто для простору, де буде розміщено його значення, яке містить адресу. Таким чином, ви не виділяєте пам'ять для блоку, на який y.xбуде посилатися.

Спочатку malloc виділяє пам'ять для struct, включаючи пам'ять для x (вказівник на double). Другий malloc виділяє пам'ять для подвійного значення, до якого x вказує.

Коли ти malloc(sizeof(struct_name)) він автоматично виділяє пам'ять для повного розміру структури, вам не потрібно malloc кожен елемент всередині.

Використовуйте -fsanitize=addressпрапор, щоб перевірити, як ви використовували пам’ять програми.