c - memcpy() 用于 3D 数组的可变维度

Question

我有一个函数concat来连接矩阵mat1以形成mat2。这里 mat1 和 mat2 使用固定尺寸(即 DIM1 = 2、DIM2 = 2、DIM3 = 3、DIM1_1 = 4)，但实际上我需要它们具有可变尺寸，所以我将 3d 数组的大小声明为最大大小，如下面的代码中所述(即 DIM2 = 20，DIM3 = 30)，但是当我这样做时，程序给出了垃圾值。有人可以建议如何在不使用 malloc() 的情况下使用可变大小的 3d 数组吗？

#include <stdio.h>
#include <string.h>

//!< Dimensions of a 3d array
#define DIM1     2
#define DIM2     2
#define DIM3     3
#define DIM1_1   4


void Concat(int (*mat1)[DIM2][DIM3], int (*mat2)[DIM2][DIM3], int len);
// void Concat(int (*mat1)[20][30], int (*mat2)[20][30], int len);

int main()
{
    int mat1[DIM1][DIM2][DIM3] = {{{1,2,3},{4,5,6}},{{1,2,3},{4,5,6}}};
    int mat2[DIM1_1][DIM2][DIM3];

    Concat(mat1,mat2,2);

    return 0;
}
// void Concat(int (*mat1)[20][30], int (*mat2)[20][30], int len){
void Concat(int (*mat1)[DIM2][DIM3], int (*mat2)[DIM2][DIM3], int len){  
    /*concatenate mat1 to mat2 */
    memcpy(mat2[0], mat1, DIM1*DIM2*DIM3 * sizeof mat1);
    memcpy(mat2[0+len], mat1, DIM1*DIM2*DIM3 * sizeof mat1);
}

Answer 1

I declared the size of 3d array to max size as commented in my code below (i.e DIM2 = 20, DIM3 = 30) but the program gives garbage value when I do this.

我希望在运行时获取垃圾值之前，编译器会警告您以这种方式创建的类型不匹配。如果没有，那么你可以通过弄清楚如何调高警告级别，或者选择一个更有用的编译器来得到很好的帮助。

无论哪种方式，Concat() 函数的参数都是指向特定维度的二维数组的指针。如果实际参数是指向其他内容的指针，甚至是不同维度的数组，那么结果很差就不足为奇了。事实上，这违反了所谓的“严格别名规则”，因此该行为是未定义的。

Could someone please advise on how to use variable sized 3d arrays without using malloc() ?

我的意思是你想要一个适用于不同维度数组的函数，而不是任何单个数组的维度都会随着时间的推移而变化。您可以执行多种操作，但这里有一些不错的选择:

• 如果您的实现支持 VLA(在 C99 中是强制的，但自 C11 起是可选的)，那么您可以使用它们来支持您的 Concat() 函数。这种事情是我最喜欢的 VLA 用途之一，因为它回避了对其使用的最大实际问题，即可用于自动分配的空间。这种方法可能如下所示:

  void Concat(size_t dim1, size_t dim2, size_t dim3 int (*source)[dim2][dim3],
          int (*dest)[dim2][dim3]) {
      size_t source_size = dim1 * sizeof(*source);
  
      memcpy(dest, source, source_size);
      memcpy(dest + dim1, source, source_size);
  }
  

  您会注意到，这要求您将源数组的所有维度作为单独的参数传递，并且除了第一个维度之外的所有维度都与两个数组匹配。您可以非常简单地使用它:

  int mat1[DIM1][DIM2][DIM3] = /* ... */
  int mat2[DIM1 * 2][DIM2][DIM3];
  
  Concat(DIM1, DIM2, DIM3, mat1, mat2);
  

  当然，您可以在同一个程序中使用相同的函数来连接不同维度的数组对，前提是满足已经描述的约束。

• 如果您不能或不想依赖 VLA，那么您最好的选择可能就是简单地根据这种情况调整上述内容，如下所示:

  void Concat(size_t dim1, size_t dim2, size_t dim3, void *source, void *dest) {
      size_t source_size = dim1 * dim2 * dim3 * sizeof(int);
  
      memcpy((char *) dest, source, source_size);
      memcpy((char *) dest + source_size, source, source_size);
  }
  

  您可以按照与前一个函数相同的方式调用该函数。

• 如果您想要更通用，同时提供更简单的函数签名，您可以将上面的内容转换为连接任意对象:

  void Concat(size_t source_size, void *source, void *dest) {
      memcpy((char *) dest, source, source_size);
      memcpy((char *) dest + source_size, source, source_size);
  }
  

  这通过让调用者负责计算和传递源对象的大小(以字节为单位)来实现完全的通用性，尽管这不一定是一个大问题。例如，

  int mat1[DIM1][DIM2][DIM3] = /* ... */
  int mat2[DIM1 * 2][DIM2][DIM3];
  
  Concat(sizeof(mat1), mat1, mat2);