C语言中将二维数组行地址存入一维数组后无法正确指向原值问题

根因说明 #

你保存的是栈上局部变量的地址，当func函数执行返回后，局部变量matrix的内存空间会被操作系统回收，此时再通过之前保存的地址访问属于未定义行为，自然无法读取到原始值。

• func执行过程中，matrix被分配在当前函数的栈帧上，打印出的地址是该栈帧内的有效地址，地址传递过程本身没有错误
• func返回后，对应栈帧被弹出，原matrix占用的内存区域会被后续操作覆盖，或被标记为不可访问，因此访问结果不符合预期

适配Python调用的解决方案 #

如果你需要保存地址供后续跨语言调用使用，可选择以下三种方案：

方案1：使用静态存储数组 #

将matrix定义为静态变量，静态变量的生命周期覆盖整个程序运行周期，不会随函数返回销毁，适合矩阵内容固定的场景：

void func(uint64_t* pkt)
{
    static uint8_t matrix[3][3] = { 
        {3, 7, 4},
        {1, 2, 8},
        {8, 3, 2} 
    };
    for (int i = 0; i < 3; i++)
    {
        pkt[i] = (uintptr_t)matrix[i];
        printf("The address is %p\n", matrix[i]);
        printf("The address is %p\n", (void*)pkt[i]);
    }
}

注意：静态变量为全局共享，多次调用func会覆盖原有内容。

方案2：堆上动态分配内存 #

如果矩阵内容需要每次调用func动态生成，使用malloc分配堆内存，堆内存的生命周期由开发者手动控制，直到调用free前均为有效：

#include <stdlib.h>
void func(uint64_t* pkt)
{
    uint8_t (*matrix)[3] = malloc(sizeof(uint8_t) * 3 * 3);
    // 初始化矩阵
    matrix[0][0] = 3; matrix[0][1] = 7; matrix[0][2] = 4;
    matrix[1][0] = 1; matrix[1][1] = 2; matrix[1][2] = 8;
    matrix[2][0] = 8; matrix[2][1] = 3; matrix[2][2] = 2;
    
    for (int i = 0; i < 3; i++)
    {
        pkt[i] = (uintptr_t)matrix[i];
        printf("The address is %p\n", matrix[i]);
        printf("The address is %p\n", (void*)pkt[i]);
    }
}

注意：使用完矩阵（包括Python侧调用结束）后，需要手动释放对应堆内存，避免内存泄漏。

方案3：主函数定义矩阵作为参数传入 #

将矩阵的生命周期与main函数绑定，在main中定义矩阵后作为参数传入func，不存在函数返回后内存被回收的问题：

// main函数中新增矩阵定义
uint8_t matrix[3][3];
func(pkt, matrix);

// func函数修改为如下实现
void func(uint64_t* pkt, uint8_t matrix[3][3])
{
    // 初始化矩阵
    matrix[0][0] = 3; matrix[0][1] = 7; matrix[0][2] = 4;
    matrix[1][0] = 1; matrix[1][1] = 2; matrix[1][2] = 8;
    matrix[2][0] = 8; matrix[2][1] = 3; matrix[2][2] = 2;
    
    for (int i = 0; i < 3; i++)
    {
        pkt[i] = (uintptr_t)matrix[i];
    }
}

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Ian