如何在 C 中正确设置、访问和释放多维数组？

从静态上讲，这很容易理解：

int mtx[3][2] = {{1, 2},
                 {2, 3},
                 {3, 4}};

这里没什么复杂的。3行2列;第一列中的数据： ;第二列中的数据：。 我们可以通过相同的结构访问元素：1, 2, 32, 3, 4

for(i = 0; i<3; i++){
    for(j = 0; j<2; j++)
        printf("%d ", mtx[i][j]);
    printf("\n");
}
//output
//1 2
//2 3
//3 4

现在让我们从指针的角度来看一下：

括号是一个非常好的结构，可以帮助简化事情，但是当我们需要在动态环境中工作时，它没有帮助，因此我们需要从指针的角度来考虑这一点。如果我们想存储整数的“行”，我们需要一个数组：

int row[2] = {1,2};

你知道吗？我们可以像指针一样访问它。

printf("%d, %d\n",*row,*(row+1));   //prints 1, 2
printf("%d, %d\n",row[0],row[1]);   //prints 1, 2

现在，如果我们不知道一行中的值数，如果我们有一个指向 int 的指针，我们可以将这个数组设置为动态长度，并给它一些内存：

int *row = malloc(X * sizeof(int));  //allow for X number of ints
*row = 1;        //row[0] = 1
*(row+1) = 2; //row[1] = 2
…
*(row+(X-1)) = Y; // row[x-1] = Some value y

所以现在我们有一个动态的一维数组;单行。但是我们想要很多行，而不仅仅是一行，我们不知道有多少行。这意味着我们需要另一个动态的一维数组，该数组的每个元素都将是一个指向一行的指针。

//we want enough memory to point to X number of rows
//each value stored there is a pointer to an integer
int ** matrix = malloc(X * sizeof(int *));

//conceptually:
(ptr to ptr to int)     (pointer to int)
   **matrix ------------> *row1 --------> [1][2]
                          *row2 --------> [2][3]
                          *row3 --------> [3][4]

现在剩下要做的就是编写代码来执行这些动态分配：

int i, j, value = 0;

//allocate memory for the pointers to rows
int ** matrix = malloc(Rows * sizeof(int*));

//each row needs a dynamic number of elements
for(i=0; i<Rows; i++){
    // so we need memory for the number of items in each row… 
    // we could call this number of columns as well
    *(matrix + i) = malloc(X * sizeof(int));

     //While we’re in here, if we have the items we can populate the matrix
    for(j=0; j<X; j++)
        *(*(matrix+i)+j) = value; // if you deference (matrix + i) you get the row
                                  // if you add the column and deference again, you
                                  // get the actual item to store (not a pointer!)
}

现在要做的最重要的事情之一是确保我们在完成后释放内存。每个级别的调用数应相同，并且调用应按 FILO 顺序排列（与 malloc 调用相反）：malloc()free()

for(i=0; i<Rows; i++) 
    free(*(matrix + i));
free(matrix);

//set to NULL to clean up, matrix points to allocated memory now so let’s not use it!
matrix = NULL; 

在 C99 之后的 C 语言中，即使是动态多维数组也可以很容易地一次性分配并释放：mallocfree

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

for (size_t i = 0; i < n; ++i)
  for (size_t j = 0; j < n; ++j)
      A[i][j] = someinvolvedfunction(i, j);

free(A);

在 C89 中，至少有四种不同的方法可以创建或模拟多维数组。

一种是“单独分配每一行”，Mike在他的回答中描述了这一点。它不是一个多维数组，它只是模仿一个数组（特别是它模仿访问元素的语法）。在每行都有不同大小的情况下，它可能很有用，所以你不是在表示一个矩阵，而是在表示一个具有“参差不齐边缘”的东西。

一种是“分配多维数组”。它看起来像这样：

int (*rows)[NUM_ROWS][NUM_COLS] = malloc(sizeof *rows);
...
free(rows);

则访问元素 [i，j] 的语法为 。在 C89 中，必须在编译时知道 和。这是一个真正的二维数组，并且是指向它的指针。(*rows)[i][j]NUM_COLSNUM_ROWSrows

一种是“分配行数组”。它看起来像这样：

int (*rows)[NUM_COLS] = malloc(sizeof(*rows) * NUM_ROWS);
...
free(rows);

则访问元素 [i，j] 的语法为 。在 C89 中，必须在编译时知道。这是一个真正的二维阵列。rows[i][j]NUM_COLS

一种是“分配一个一维数组并假装”。它看起来像这样：

int *matrix = malloc(sizeof(int) * NUM_COLS * NUM_ROWS);
...
free(matrix);

则访问元素 [i，j] 的语法为 。这（当然）不是真正的二维数组。在实践中，它具有与一个相同的布局。matrix[NUM_COLS * i + j]

如果你想使用 typedef'd 数组，那就更简单了。

假设你的代码中有typedef int LabeledAdjMatrix[SIZE][SIZE];

然后，您可以使用：

LabeledAdjMatrix *pMatrix = malloc(sizeof(LabeledAdjMatrix));

然后你可以写：

for (i=0; i<SIZE; i++) {
    for (j=0; j<SIZE; j++) (*parr)[i][j] = k++; /* or parr[0][i][j]... */
}

因为是指向 u 矩阵的指针，并且优先级低于pArr*[];

这就是为什么一个常见的模式习惯语是 typedef 行：

typedef int LabeledAdjRow[SIZE];

然后你可以写：

LabeledAdjRow *pMatrix = malloc(sizeof(LabeledAdjRow) * SIZE);
for (i=0; i<SIZE; i++) {
    for (j=0; j<SIZE; j++) parr[i][j] = k++;
}

您可以直接执行以下操作：memcpy

LabeledAdjRow *pOther = malloc(sizeof(LabeledAdjRow) * SIZE);
memcpy(pOther, pMatrix, sizeof(LabeledAdjRow) * SIZE);

根据 Jen 的回答，如果你想为 3D 阵列分配空间，以同样的方式，你可以这样做

int(*A)[n][n] = malloc(sizeof(int[num_of_2D_arrays][n][n]));

for (size_t p = 0; p < num_of_2D_arrays; p++)
  for (size_t i = 0; i < n; i++)
    for (size_t j = 0; j < n; j++)
      A[p][i][j] = p;

for (size_t p = 0; p < num_of_2D_arrays; p++)
    printf("Outter set %lu\n", p);
    for (size_t i = 0; i < n; i++)
      for (size_t j = 0; j < n; j++)
        printf(" %d", A[p][i][j]);
      printf("\n");

free(A);