二维动态数组的内存分配详解

🧩 二维动态数组的内存分配详解

一、示例代码

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

int main() {
    int rows = 2, cols = 3;

    int **matrix = (int **)malloc(rows * sizeof(int *));
    for (int i = 0; i < rows; i++) {
        matrix[i] = (int *)malloc(cols * sizeof(int));
    }

    matrix[0][0] = 10;

    printf("%d\n", matrix[0][0]);

    for (int i = 0; i < rows; i++)
        free(matrix[i]);
    free(matrix);
    return 0;
}

---

二、内存分配步骤

1️⃣ 分配行指针数组

int **matrix = (int **)malloc(rows * sizeof(int *));

假设 rows = 2，每个指针 8 字节（在 64 位系统中）。
分配 16 字节内存：

地址	内容	含义
0x1000	指向第1行的指针	matrix[0]
0x1008	指向第2行的指针	matrix[1]

此时 matrix[0]、matrix[1] 尚未初始化。

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2️⃣ 为每行分配内存

for (int i = 0; i < rows; i++) {
    matrix[i] = (int *)malloc(cols * sizeof(int));
}

假设 cols = 3，每个 int 占 4 字节。
每行分配 12 字节：

行号	malloc 返回地址	占用字节	含义
matrix[0]	0x2000	12	存放第1行的3个整数
matrix[1]	0x3000	12	存放第2行的3个整数

---

3️⃣ 存储数据

matrix[0][0] = 10;

等价于：

*(*(matrix + 0) + 0) = 10;

即操作地址：

*(0x2000) = 10;

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三、最终内存结构图

matrix (int **)
 ┌──────────────┐
 │ 0x1000       │   ← matrix 变量本身
 └─────┬────────┘
       │
       ▼
 ┌──────────────┐
 │ 0x2000       │ → matrix[0] → [10][ ][ ]  (0x2000 ~ 0x200B)
 │ 0x3000       │ → matrix[1] → [ ][ ][ ]    (0x3000 ~ 0x300B)
 └──────────────┘

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四、释放顺序

for (int i = 0; i < rows; i++)
    free(matrix[i]);   // 释放每一行的内存

free(matrix);           // 最后释放存放行指针的区域

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✅ 总结

操作	分配内容	地址举例	大小
malloc(rows * sizeof(int *))	存放每一行的指针	0x1000	16 字节
malloc(cols * sizeof(int))	存放每行数据	0x2000、0x3000	每行 12 字节
matrix[0][0]	存放第一个元素	0x2000	4 字节