C++ 基于结构体实现矩阵转置时display函数不运行问题求解

核心错误点 #

• 1 createMatrix函数循环上限错误
  给行指针分配内存的循环判断条件写的是i < mat->columns，但总共要分配mat->rows个行指针，该条件会导致行数值大于列数值时数组越界，触发野指针访问。
• 2 transpose函数存在两个致命错误
  • 转置后矩阵的行列数赋值错误：转置矩阵的行数等于原矩阵的列数，列数等于原矩阵的行数，直接复用原矩阵的行列数完全不符合转置逻辑
  • 转置矩阵的data指针未分配内存就直接访问赋值，属于典型的野指针访问，会直接触发程序异常崩溃，这就是输入完元素后直接退出无输出的核心原因
• 3 不符合「所有函数用结构体指针传参」的规则：原transpose函数是返回结构体值的写法，需要调整为传指针参数的形式

修正后完整代码 #

#include <iostream>
#include <iomanip>

using namespace std;

struct Matrix
{
    int **data;
    int rows;
    int columns;
};

void createMatrix(Matrix *mat)
{
    mat->data = new int *[mat->rows];
    // 修复循环上限为rows
    for (int i = 0; i < mat->rows; i++)
    {
        mat->data[i] = new int[mat->columns];
    }
}

void inputMatrix(Matrix *mat)
{
    for (int i = 0; i < mat->rows; i++)
    {
        for (int j = 0; j < mat->columns; j++)
        {
            cout << "Enter element of row " << i + 1 << " and column " << j + 1 << endl;
            cin >> mat->data[i][j];
        }
    }
}

// 修改为指针传参形式，第一个参数是原矩阵，第二个参数是转置矩阵指针
void transpose(Matrix* mat, Matrix* trans)
{
    // 修正转置矩阵行列数
    trans->rows = mat->columns;
    trans->columns = mat->rows;
    // 给转置矩阵分配内存
    createMatrix(trans);
    for (int i = 0; i < mat->rows;i++)
    {
        for(int j = 0;j<mat->columns;j++)
        {
            trans->data[j][i] = mat->data[i][j];
        }
    }
}

void display(Matrix* mat)
{
    for(int i = 0;i<mat->rows;i++)
    {
        for(int j = 0;j<mat->columns;j++)
        {
            cout<<setw(3)<<mat->data[i][j];
        }
        cout<<endl;
    }
}

// 新增内存释放函数，避免内存泄漏
void freeMatrix(Matrix* mat) {
    for (int i = 0; i < mat->rows; i++) {
        delete[] mat->data[i];
    }
    delete[] mat->data;
    mat->data = nullptr;
    mat->rows = mat->columns = 0;
}

int main()
{
    Matrix mat;
    cout<<"Enter the rows of matrix: \n";
    cin>>mat.rows;
    cout<<"\nEnter the columns of matrix: \n";
    cin>>mat.columns;

    createMatrix(&mat);
    inputMatrix(&mat);
    cout<<endl << "Original matrix:" << endl;
    display(&mat);

    Matrix trans;
    transpose(&mat, &trans);
    cout<<endl << "Transposed matrix:" << endl;
    display(&trans);
    
    // 释放内存
    freeMatrix(&mat);
    freeMatrix(&trans);
    return 0;
}

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Omeir Mujtaba