如何在C中实现结构的动态多维数组

Question

我的问题是，我需要存储许多课程，每门课程都有一个名称，并且一门课程中有多个部分，每个部分中的许多学生每个都有一个名称（显然），每个学生有许多类型为float的作业。

到目前为止，我创建了一个嵌套结构：

struct Student {
    float *Assignments;
};

struct Section {
    char Student_Name[30];
    struct Student *Students;
};

struct Course {
    char Course_Name[10];
    struct Section *Sections;
};

struct Test_Cases {
    struct Course *Courses;
};

具有指向根结构的指针：

struct Test_Cases *ptr;

表面上分配了内存给根结构和课程：

ptr = (struct Test_Cases *)malloc(*Num_Cases * sizeof(struct Test_Cases));

ptr->Courses = (struct Course *)malloc(*Num_Courses * sizeof(struct Course));

我的解决方法是否正确？谢谢。

Answer 1

是的，似乎是正确的开始。

Answer 2

幸运的是，您的要求不涉及任何动态分配的多维数组，因为在C语言中这远非易事。

这里您只需要分配各种结构数组。有两种在C中分配数组的常用方法：

1. 未初始化的内存：

   struct Test_Cases* ptr = malloc(*Num_Cases * sizeof(struct Test_Cases));
   

   或（恕我直言更好）：

   struct Test_Cases* ptr = malloc(*Num_Cases * sizeof(*ptr));
   

   记住：you should not cast malloc in C

2. 零初始化内存：

   struct Test_Cases* ptr = calloc(*Num_Cases, sizeof(struct Test_Cases));
   

   或：

   struct Test_Cases* ptr = calloc(*Num_Cases, sizeof(*ptr));
   

[malloc稍快一些，因为它跳过了0初始化部分，但是具有这种初始化可能有助于编写较短的代码，在这种情况下，应首选使用它。

Answer 3

对于所有这些结构，最好添加一个整数成员，其中包含为数组分配的元素数：

struct Student {
    char Student_Name[30];
    size_t Num_Assignments;
    float *Assignments;
};

struct Section {
    char Section_Name[30];
    size_t Num_Students;
    struct Student *Students;
};

struct Course {
    char Course_Name[10];
    size_t Num_Sections;
    struct Section *Sections;
};

struct Test_Cases {
    size_t Num_Courses;
    struct Course *Courses;
};

[分配这些数组时，使用calloc()获取零初始化内存并始终测试内存分配失败是更安全的方法：

#include <stdlib.h>

struct Test_Cases *allocate_test_cases(int Num_cases, int Num_courses) {
    struct Test_Cases *ptr = calloc(Num_Cases, sizeof(*ptr));
    if (ptr == NULL)
        return NULL;
    ptr->Num_Courses = Num_Courses;
    ptr->Courses = calloc(Num_Courses, sizeof(*ptr->Courses));
    if (ptr->Courses == NULL) {
        free(ptr);
        return NULL;
    }
    ...
}