Если у массива длина строки постоянная, то адресацию динамического двумерного массива может выполнить компилятор:
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <malloc.h>
#define MAXVAL 1000
#define STRLEN 6
void *Malloc ( size_t size );
void RandomMatr ( double (*Matr)[STRLEN], int n );
void OutMatr ( char *name,
double (*Matr)[STRLEN], int n );
void main( void )
{
size_t n = 5;
double (*A)[STRLEN];
/* Выделение памяти под матрицу */
A = (double (*)[STRLEN])
Malloc( n*sizeof(double[STRLEN]) );
/* Заполнение матрицы значениями и распечатка */
RandomMatr(A, n);
OutMatr("A", A, n);
/* освобождение памяти */
free(A);
}
void RandomMatr (double (*Matr)[STRLEN], int n)
{
int i, j;
for(i = 0; i < n; i++)
for(j = 0; j < STRLEN; j++)
Matr[i][j] = random(MAXVAL) + 1;
}
void OutMatr( char *name, double (*Matr)[STRLEN], int n )
{
int i, j;
printf("\nМатрица %s\n---------------\n", name);
for(i = 0; i < n; i++)
{
for(j = 0; j < STRLEN; j++)
printf("%8.1lf ", Matr[i][j]);
printf("\n");
}
}
void * Malloc( size_t size )
{
void *p = malloc(size);
if( !p )
{ printf("Недостаточно памяти!\n"); exit(1); }
return p;
}
В этом примере все обращения к элементам двумерного массива аналогичны случаю массива с постоянными границами. Следует обратить внимание на то, что динамическая память выделяется для одномерного массива из элементов типа double[STRLEN], то есть строк двумерного массива, которые должны иметь фиксированную длину.
Следующий вариант представления динамического двумерного массива позволяет использовать привычную индексацию двумерного массива и передавать массив в функцию, но требует специальной функции-конструктора для инициализации этого массива и функции-деструктора для освобождения памяти от массива. Массив представляется в виде одномерного вектора указателей на строки двумерного массива. Каждой строке выделяется соответствующий блок памяти в конструкторе:
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <malloc.h>
#define MAXVAL 1000
void *Malloc ( size_t size );
double **MakeMatr ( size_t n, size_t m );
void DelMatr ( double *Matr[] );
void RandomMatr ( double *Matr[], int n, int m );
void OutMatr ( char *name,
double *Matr[], int n, int m );
void main( void )
{
int n = 5, m = 6;
double **A;
/* Выделение памяти под матрицу */
A = MakeMatr(n, m);
/* Заполнение матрицы значениями и распечатка */
RandomMatr(A, n, m);
OutMatr("A", A, n, m);
/* освобождение памяти */
DelMatr(A);
}
void RandomMatr (double *Matr[], int n, int m)
{
int i, j;
for(i = 0; i < n; i++)
for(j = 0; j < m; j++)
Matr[i][j] = random(MAXVAL) + 1;
}
void OutMatr( char *name, double *Matr[], int n, int m )
Matr[i] = (double *) Malloc( m * sizeof(double) );
Matr[n] = NULL;
return Matr;
}
/* Деструктор матрицы */
void DelMatr( double *Matr[] )
{
size_t i;
for(i = 0; Matr[i]; i++) free(Matr[i]);
free(Matr);
}
Вначале в функции-конструкторе MakeMatr() выделяется вектор памяти размером n+1 элементов для хранения указателей на double. Затем для каждой из n строк массива выделяется память и адрес ее записывается в ранее выделенный вектор указателей. В последний элемент вектора заносится величина NULL, которая в деструкторе будет сигнализировать о конце вектора. Иначе в деструктор пришлось бы передавать дополнительный параметр n.
Рассмотренная схема выделения памяти не имеет практических ограничений даже для 16-разрядной сегментной модели памяти. Нужно лишь чтобы размер строки и размер вектора указателей не превышал сегмента.
Если массив целиком укладывается в сегмент, то для работы с ним можно предложить следующую схему с меньшими накладными расходами на выделение памяти:
/* Конструктор матрицы */
double **MakeMatr( size_t n, size_t m )
{
double **Matr; size_t i;
Matr = (double**) Malloc( n * sizeof(double *)
+ n * m * sizeof(double) );
for(i = 0; i < n; i++)
Matr[i] = (double *)(Matr + n) + i * m;
return Matr;
}
/* Деструктор матрицы */
void DelMatr( double *Matr[] )
{
free(Matr);
}
При такой организации матрицы память выделяется одним блоком, в котором находится и вектор указателей и сами элементы двумерного массива. Работа с этими матрицами ведется точно также как и с предыдущими.
При некоторых ухищрениях в выделенную область памяти можно поместить и информацию о размерах матрицы, жестко связав размеры с матрицей и таким образом избежать множества математических ошибок, связанных с использованием матриц с несогласованными размерами:
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <malloc.h>
#define MAXVAL 1000
void *Malloc ( size_t size );
double **MakeMatr ( size_t n, size_t m );
void DelMatr ( double *Matr[] );
size_t GetN ( double *Matr[] );
size_t GetM ( double *Matr[] );
void RandomMatr ( double *Matr[] );
void OutMatr ( char *name, double *Matr[] );
void main( void )
{
int n = 5, m = 6;
double **A;
/* Выделение памяти под матрицу */
A = MakeMatr(n, m);
/* Заполнение матрицы значениями и распечатка */
RandomMatr( A );
OutMatr("A", A );
/* освобождение памяти */
DelMatr(A);
}
void RandomMatr ( double *Matr[] )
{
int i, j, n = GetN(Matr), m = GetM(Matr);
for(i = 0; i < n; i++)
for(j = 0; j < m; j++)
Matr[i][j] = random(MAXVAL) + 1;
}
void OutMatr( char *name, double *Matr[] )
{
int i, j, n = GetN(Matr), m = GetM(Matr);
printf("\nМатрица %s\n---------------\n", name);
for(i = 0; i < n; i++)
{
for(j = 0; j < m; j++)
printf("%8.1lf ", Matr[i][j]);
printf("\n");
}
}
void * Malloc( size_t size )
{
void *p = malloc(size);
if( !p )
{ printf("Недостаточно памяти!\n"); exit(1); }
return p;
}
/* Конструктор матрицы */
double **MakeMatr( size_t n, size_t m )
{
double **Matr; size_t i;
Matr = (double**) Malloc( 2 * sizeof(size_t)
+ n * sizeof(double *) );
(size_t *)Matr += 2;
for(i=0; i<n; i++)
Matr[i] = (double *) Malloc( m * sizeof(double) );
Matr[n] = NULL;
*( (size_t *)Matr - 2 ) = n;
*( (size_t *)Matr - 1 ) = m;
return Matr;
}
size_t GetN( double *Matr[] )
{
return *( (size_t *)Matr - 2 );
}
size_t GetM( double *Matr[] )
{
return *( (size_t *)Matr - 1 );
}
/* Деструктор матрицы */
void DelMatr( double *Matr[] )
{
size_t i, n = GetN(Matr);
for(i = 0; i < n; i++) free(Matr[i]);
free( (size_t *)Matr - 2 );
}
В конструкторе теперь выделяется память для хранения n указателей на double и для двух величин типа size_t, которые служат для хранения размеров матрицы. Выделять дополнительный элемент для занесения NULL теперь нет необходимости, так как теперь с помощью функций GetN() и GetM() можно получить соответствующие размеры массива. Способ индексации не изменяется и она по-прежнему выполняется в стиле индексации двумерных массивов.
Такое же скрытое хранение размеров матрицы можно организовать и в случае создания массива в единственном блоке памяти, меньшим сегмента.
