C语言如何实现动态⼆维数组？

一、问题

        C语言如何实现动态⼆维数组？

二、解答

          在C语言中，动态创建二维数组的方法通常是通过动态分配内存来实现的。

方法一：逐行动态分配

        首先，创建一个指针数组（即一维数组），其元素为指向整型数据的指针（对应二维数组的每一行）。

        然后，使用 malloc 函数为每一行分配内存，使得每一行都能容纳指定数量的列元素。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

void free_2d_array(int ***arr, int rows)
{
    for (int i = 0; i < rows; ++i)
    {
        free((*arr)[i]);
    }
    free(*arr);
}

int **create_2d_array(int rows, int cols)
{
    int **arr = (int **)malloc(rows * sizeof(int *));
    if (arr == NULL)
    {
        perror("Failed to allocate memory for row pointers");
        return NULL;
    }

    for (int i = 0; i < rows; ++i)
    {
        arr[i] = (int *)malloc(cols * sizeof(int));
        if (arr[i] == NULL)
        {
            // 如果某一行内存分配失败，则释放之前分配成功的行内存
            for (int k = 0; k < i; ++k)
            {
                free(arr[k]);
            }
            free(arr);
            perror("Failed to allocate memory for a row of data");
            return NULL;
        }
    }

    return arr;
}

int main()
{
    int rows = 3, cols = 4;

    int **arr = create_2d_array(rows, cols);

    // 使用和初始化数组
    if (arr != NULL)
    {
        // ...
        // 对 arr[i][j] 进行读写操作
        // ...

        // 释放内存
        free_2d_array(&arr, rows);
    }

    return 0;
}

方法二：连续内存分配

        另一种方法是计算总元素数量，一次性分配足够的内存来存储所有元素，并计算每个元素的偏移量模拟二维数组的访问：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

void free_continuous_2d_array(int **arr, int rows, int cols)
{
    free(arr);
}

int **create_continuous_2d_array(int rows, int cols)
{
    int **arr = (int **)malloc(rows * sizeof(int *) + rows * cols * sizeof(int));
    if (arr == NULL)
    {
        perror("Failed to allocate memory for array");
        return NULL;
    }

    // 创建指向数组每一行的指针
    int *data = (int *)(arr + rows);
    for (int i = 0; i < rows; ++i)
    {
        arr[i] = data + i * cols;
    }

    return arr;
}

int main()
{
    int rows = 3, cols = 4;

    int **arr = create_continuous_2d_array(rows, cols);

    // 使用和初始化数组
    if (arr != NULL)
    {
        // ...
        // 对 arr[i][j] 进行读写操作
        // ...

        // 释放内存
        free_continuous_2d_array(arr, rows, cols);
    }

    return 0;
}

三、总结

        动态⼆维数组要动态分配指针数组才能实现。