如何在运行时缩小struct matrix结构体（使用realloc()实现）

我定义了一个Matrix结构体来存储1行3列的向量（元素为1、2、3），想要缩容这个向量，只保留前两个元素并移除第三个元素3。尝试用realloc()实现但没成功，期望的输出是：

1 2 3
1 2

初始代码 #

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

typedef struct {
  size_t nrows, ncols;
  size_t *array;
} Matrix ;

int ncol = 3;
int nrow = 1;

void print_matrix(Matrix * matrix);

int main()
{
  Matrix *mat1 = (Matrix *) malloc(sizeof(Matrix));
  mat1->nrows = nrow;
  mat1->ncols = ncol;
  mat1->array = (size_t *) malloc(mat1->nrows * mat1->ncols * sizeof(int));
  mat1->array[0 * ncol + 0] = 1;
  mat1->array[0 * ncol + 1] = 2;
  mat1->array[0 * ncol + 2] = 3;
  print_matrix(mat1);
  mat1->nrows = mat1->nrows - 1;
  mat1->array = (size_t *) realloc(mat1, nrow * ncol * sizeof(int));
  print_matrix(mat1);
  free(mat1);
}

void print_matrix(Matrix * matrix)
{
  for (size_t row =0; row<matrix->nrows; row++)
  {
    for (size_t col =0; col<matrix->ncols; col++)
    {
      printf("%zu ", matrix->array[row * ncol + col]);
    }
    printf("\n");
  }
}

原代码的问题 #

• 缩容逻辑错误：要保留前两个元素，应该修改结构体的ncols（列数）而非nrows（行数），因为向量是1行3列，缩容后是1行2列。
• realloc使用错误：原代码错误地将结构体指针mat1传给realloc，实际需要重新分配内存的是存储元素的数组指针mat1->array。
• 内存分配类型不匹配：array是size_t*类型，分配时用了sizeof(int)，应该改为sizeof(size_t)或者更安全的sizeof(*mat1->array)。
• 缺少内存分配失败检查：malloc和realloc都可能返回NULL，未做错误处理会导致程序崩溃。
• 索引计算依赖全局变量：print_matrix中用全局变量ncol计算数组索引，缩容后全局变量未更新，会导致索引计算错误。

修正后的代码 #

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

typedef struct {
  size_t nrows, ncols;
  size_t *array;
} Matrix ;

int ncol = 3;
int nrow = 1;

void print_matrix(Matrix * matrix);

int main()
{
  Matrix *mat1 = (Matrix *) malloc(sizeof(Matrix));
  if (mat1 == NULL)
  {
    printf("无法分配内存\n");
    exit(EXIT_FAILURE);
  }
  
  mat1->nrows = nrow;
  mat1->ncols = ncol;
  mat1->array = (size_t *) malloc(mat1->nrows * mat1->ncols * sizeof(*mat1->array));
  if (mat1->array == NULL)
  {
    printf("无法分配内存\n");
    free(mat1);
    exit(EXIT_FAILURE);
  }
  
  // 初始化向量元素
  mat1->array[0 * mat1->ncols + 0] = 1;
  mat1->array[0 * mat1->ncols + 1] = 2;
  mat1->array[0 * mat1->ncols + 2] = 3;
  print_matrix(mat1);
  
  // 执行缩容操作：列数减1，重新分配数组内存
  mat1->ncols -= 1;
  size_t* new_array = (size_t *) realloc(mat1->array, mat1->nrows * mat1->ncols * sizeof(*mat1->array));
  if (new_array == NULL)
  {
    printf("无法重新分配内存\n");
    free(mat1->array);
    free(mat1);
    exit(EXIT_FAILURE);
  }
  mat1->array = new_array;
  
  print_matrix(mat1);
  
  // 释放所有分配的内存
  free(mat1->array);
  free(mat1);
}

void print_matrix(Matrix * matrix)
{
  for (size_t row = 0; row < matrix->nrows; row++)
  {
    for (size_t col = 0; col < matrix->ncols; col++)
    {
      // 使用结构体自身的ncols计算索引，避免全局变量干扰
      printf("%zu ", matrix->array[row * matrix->ncols + col]);
    }
    printf("\n");
  }
}

内容的提问来源于stack exchange，提问作者ecjb