c - 关于矩阵的动态分配

Question

通常人们动态分配矩阵为

double **A;

int N,i,j;

N=10;

A = (double **)malloc(N*sizeof(double *));

   for(i=0; i<N; i++)
    {
    A[i]= (double *)malloc(N*sizeof(double ));
    }

根据类里面的一些讨论，我了解到这对于大型矩阵来说不是很有效。这会创建一个指向分配在内存中不同位置的数组的指针数组，在这种分配中更改行的成本更高。所以导师建议采用这种分配形式:

double *A;

int N;

N=10;

A = (double *)malloc(N*N*sizeof(double));

通过查看 A[N*i + j] 来访问矩阵的 i,j 元素。我想像这样分配我的矩阵，但我想保留我的旧符号 A[i][j]。因此，我想到的一种方法是首先进行错误分配，即创建双** A，如第一部分中所述。然后设置

 A = (double **)malloc(N*sizeof(double *));
 temp = (double *)malloc(N*N*sizeof(double ));

 for(i=0; i<N; i++)
    {   
        A[i]=&temp1[i*N+j];    
    }

这段代码似乎可以工作，但我只知道内存分配的基础知识，所以我想问一下这种分配是否有什么问题，它与仅保留数组 temp1 有什么不同吗？谢谢

Answer 1

这很容易做到，只需将 A 声明为指向行数组的指针即可:

double (*A)[N] = malloc(N*sizeof(*A));

for(int i = 0; i < N; i++) {
    for(int j = 0; j < N; j++) {
        A[i][j] = /*whatever*/;
    }
}

如果您不清楚我使用的符号，请从内到外阅读:A 被定义为指向数组的指针 ((*A))的 N 个元素 ((*A)[N])，其类型恰好是 double (double (*A) [N])。该指针使用 malloc() 的返回值进行初始化(= 没有遵循标识符 A 可能会令人恼火，但是这个与 char myName[] = "Foo, Bar B."; 中的语法相同)。如果您拆分行和/或使用 typedef，可能会更清楚:

double (*A)[N];
A = malloc(N*sizeof(*A));

或

typedef double MatrixLine[N];
MatrixLine* A = malloc(N*sizeof(*A));

在 C 中(不是在 C++ 中)，即使 N 是动态计算的值，typedef 也能正常工作，我什至可以使用 typedef double MatrixLine[random( )];，这并不是说它有多大意义...C 在这方面非常灵活!

了解如何将指针强制转换为 A 的类型可能也很有趣，以下是正确的强制转换:

double (*A)[N];
A = (double (*)[N])malloc(N*sizeof(*A));

请注意，转换的语法与 A 的声明完全相同，只是省略了标识符。

---

注1:
从 C99 开始，您可以在 for() 语句中直接声明循环变量。使用它，它可以使您的代码更具可读性。

注2:
在 C 中，不需要强制转换 malloc() 的返回值，并且无论如何也不会添加到您的代码中来编写它。但是，C++ 确实需要强制转换，因此如果您想在 C++ 项目中使用代码，请继续进行强制转换。