Cの構造体とポインタのmalloc

ベクトルの長さとその値を表す構造を次のように定義するとします。

struct Vector{
    double* x;
    int n;
};

ここで、ベクトルyを定義し、それにメモリを割り当てたいとします。

struct Vector *y = (struct Vector*)malloc(sizeof(struct Vector));

インターネットで検索したところ、xにメモリを個別に割り当てる必要があることがわかりました。

y->x = (double*)malloc(10*sizeof(double));

しかし、y-> xにメモリを2回割り当てているようで、1つはyにメモリを割り当て、もう1つはy-> xにメモリを割り当てているようで、メモリの浪費のようです。コンパイラが実際に何をするのか、yとy-> xの両方を初期化する正しい方法を教えていただければ幸いです。

前もって感謝します。

いいえ、あなたはしていないためにメモリを割り当てるy->x二回。

代わりに、あなたは（ポインタを含む）構造のためのメモリ割り当てているプラスポイントにまでそのポインタのために何かを。

このように考えてください：

         1          2
        +-----+    +------+
y------>|  x------>|  *x  |
        |  n  |    +------+
        +-----+

したがって、実際には、すべてを格納するために2つの割り当て（1および2）が必要です。

さらに、型はstruct Vector *yポインターである必要がありmalloc、Cで戻り値をキャストしないでください。隠したくない特定の問題を隠すことができるため、Cはvoid*戻り値を他のポインターに暗黙的に変換することができます。

そしてもちろん、次のように、これらのベクトルの作成をカプセル化して、それらの管理を容易にすることをお勧めします。

struct Vector {
    double *data;    // no place for x and n in readable code :-)
    size_t size;
};

struct Vector *newVector (size_t sz) {
    // Try to allocate vector structure.

    struct Vector *retVal = malloc (sizeof (struct Vector));
    if (retVal == NULL)
        return NULL;

    // Try to allocate vector data, free structure if fail.

    retVal->data = malloc (sz * sizeof (double));
    if (retVal->data == NULL) {
        free (retVal);
        return NULL;
    }

    // Set size and return.

    retVal->size = sz;
    return retVal;
}

void delVector (struct Vector *vector) {
    // Can safely assume vector is NULL or fully built.

    if (vector != NULL) {
        free (vector->data);
        free (vector);
    }
}

このように作成をカプセル化することで、ベクターが完全に構築されているか、まったく構築されていないかを確認できます。ベクトルが半分構築される可能性はありません。また、将来、クライアントに影響を与えることなく、基になるデータ構造を完全に変更することもできます（たとえば、スペースと速度のトレードオフのためにクライアントをスパース配列にしたい場合）。

初めて、メモリをVectorに割り当てます。これは、変数x、を意味しますn。

しかしx 、まだ有用なものを指していません。

そのため、2番目の割り当ても必要です。

いくつかのポイント

struct Vector y = (struct Vector*)malloc(sizeof(struct Vector)); 間違っている

それはする必要がありますstruct Vector *y = (struct Vector*)malloc(sizeof(struct Vector));ので、yへのポインタを保持していますstruct Vector。

1つ目malloc()は、Vector構造（double + intへのポインター）を保持するのに十分なメモリのみを割り当てます。

2番目はmalloc()実際に10倍を保持するためにメモリを割り当てます。

ベクターと配列を同時に割り当てることで、実際には単一のmallocでこれを行うことができます。例えば：

struct Vector y = (struct Vector*)malloc(sizeof(struct Vector) + 10*sizeof(double));
y->x = (double*)((char*)y + sizeof(struct Vector));
y->n = 10;

これにより、Vector'y 'が割り当てられ、y-> xがVector構造体の直後（ただし同じメモリブロック内）に追加で割り当てられたデータを指すようになります。

ベクトルのサイズ変更が必要な場合は、推奨されている2つの割り当てを使用して行う必要があります。内部のy-> x配列は、ベクトル構造体 'y'をそのままにして、サイズを変更できます。

原則として、あなたはすでにそれを正しくやっています。あなたが望むもののためにあなたは2つを必要としますmalloc()。

いくつかのコメント：

struct Vector y = (struct Vector*)malloc(sizeof(struct Vector));
y->x = (double*)malloc(10*sizeof(double));

する必要があります

struct Vector *y = malloc(sizeof *y); /* Note the pointer */
y->x = calloc(10, sizeof *y->x);

最初の行では、Vectorオブジェクトにメモリを割り当てます。 malloc()割り当てられたメモリへのポインタを返すため、yはベクトルポインタである必要があります。2行目では、10個のdoubleの配列にメモリを割り当てます。

Cでは、明示的なキャストは必要ありません。タイプの安全性のために、sizeof *y代わりに書くsizeof(struct Vector)方が優れているだけでなく、タイピングを節約できます。

構造体を再配置して、次のように1つ実行できますmalloc()。

struct Vector{    
    int n;
    double x[];
};
struct Vector *y = malloc(sizeof *y + 10 * sizeof(double));

メモリを割り当てるときはstruct Vector、ポインタx、つまりアドレスを含む値が配置されるスペースにメモリを割り当てるだけです。したがって、このような方法でy.xは、参照するブロックにメモリを割り当てません。

最初のmallocは、xのメモリ（doubleへのポインタ）を含むメモリを構造体に割り当てます。2番目のmallocは、xが指すdouble値にメモリを割り当てます。

malloc(sizeof(struct_name))構造体のフルサイズにメモリを自動的に割り当てる場合、内部の各要素をmallocする必要はありません。

使用し-fsanitize=address、あなたのプログラムメモリを使用する方法チェックするフラグ。