c - 添加矩阵/返回数组

Question

我是 C 的初学者，我在编写函数时遇到了一些问题，该函数需要两个矩阵，将它们相加并将结果作为第三个矩阵返回。根本问题是让函数返回一个数组。

我在网上找到了一些关于如何通过返回指向数组第一个元素的指针来返回数组的解决方案，但无法将其应用于我使用二维数组的情况。我知道如何在 main 函数中添加矩阵，但我需要将程序分解为几个函数。

这是我的代码

float matrix_add(float matrixA[MAX_SIZE][MAX_SIZE], float matrixB[MAX_SIZE][MAX_SIZE], int column, int line)
{
   float matrixRes[MAX_SIZE][MAX_SIZE];
    for (int i=0; i<column; i++)
    {
        for (int j=0; j<line; j++)
        {
            matrixRes[i][j]=matrixA[i][j]+matrixB[i][j];
        }
    }
    return matrixRes;
}

我已经尝试了我在网上找到的解决方案之一:

float *matrix_add(float matrixA[MAX_SIZE][MAX_SIZE], float matrixB[MAX_SIZE][MAX_SIZE], int column, int line)
{
   static float *matrixRes[MAX_SIZE][MAX_SIZE];
    for (int i=0; i<column; i++)
    {
        for (int j=0; j<line; j++)
        {
            *matrixRes[i][j]=matrixA[i][j]+matrixB[i][j];
        }
    }
    return matrixRes;

但是它有一些问题——我不明白，而且这个函数仍然不起作用——它返回错误的结果并且在编译器中有一个警告“从不兼容的指针类型返回”。另外，我不确定如何调用它(也许这是我找到的解决方案的问题？)。我想从数组中获取一些特定的值并像这样调用函数

matrix_add(matrixA, matrixB, column, line)[value][value]);

其中matrixA和B是一些二维数组，column和line是整型变量。这将返回一个错误(下标值既不是数组也不是指针也不是 vector )

你能给我指出正确的方向并告诉我如何使这个功能起作用(并解释解决方案)吗？ MAX_SIZE 是预定义值 (10)，因为在这个分配中我应该使用静态内存分配(但是如果你可以通过使用动态分配来帮助我，那很好)主要功能看起来像这样

int main()
{
    int column_num[2], line_num[2];
    float matrixA[MAX_SIZE][MAX_SIZE], matrixB[MAX_SIZE][MAX_SIZE];
        scanf("%d", &column_num[0]);
        scanf("%d", &line_num[0]);
        matrix_load_val(matrixA, column_num[0], line_num[0]);
        scanf("%d", &column_num[1]);
        scanf("%d", &line_num[1]);
        matrix_load_val(matrixB, column_num[1], line_num[1]);


    }
    for (int i=0; i<column_num[0]; i++)
    {
        for(int j=0; j<line_num[0]; j++)
        {
            printf("%0.5g\n", matrix_add(matrixA, matrixB, i, j));
        }
    }

matrix_load_val 是一个过程，它要求用户输入值并将它们放入结果矩阵中(它确实有效，经过测试)

Answer 1

您的尝试离我们不远了。您有一个可行的想法来声明一个 static 数组并“返回它”，但首先我们需要了解这意味着什么。

在 C 中，数组类型是奇怪的野兽。您不能像在其他语言中那样直接返回值数组。相反，您返回一个指针。我们说数组类型decays到一个指针。对于一维数组，这并不太可怕:

float *get_array(void) {
    static float my_array[2] = { 1, 2 };
    return my_array;
}

float *result = get_array();

对于多维数组，衰减是much trickier and uglier :

Note that when array-to-pointer decay is applied, a multidimensional array is converted to a pointer to its first element (e.g., a pointer to its first row or to its first plane): array-to-pointer decay is applied only once.

要返回指向二维数组的指针，the syntax is :

float (*get_array(void))[2] {
    static float my_array[2][2] = { { 1, 2 }, { 3, 4 } };
    return my_array;
}

float (*result)[2] = get_array();

应用它，我们可以调整您的代码以使其工作(为简洁起见省略了一些大括号):

float (*matrix_add(float matrixA[MAX_SIZE][MAX_SIZE], float matrixB[MAX_SIZE][MAX_SIZE], int column, int line))[MAX_SIZE]
{
    static float matrixRes[MAX_SIZE][MAX_SIZE];
    for (int i = 0; i < column; ++i)
        for (int j = 0; j < line; ++j)
            matrixRes[i][j] = matrixA[i][j] + matrixB[i][j];
    return matrixRes;
}

但是，对于这种类型的事情，一个更惯用的 C 模式是让调用者传入一个指向输出数组的指针。该函数然后填充此数组。这称为 output parameter .这也消除了 static 变量及其相关问题(例如线程安全和后续调用破坏先前调用的结果)。

void matrix_add(
    const float matrixA[MAX_SIZE][MAX_SIZE], /* "input parameter" */
    const float matrixB[MAX_SIZE][MAX_SIZE], /* "input parameter" */
    float matrixRes[MAX_SIZE][MAX_SIZE], /* "output parameter" */
    int column,
    int line)
{
    for (int i = 0; i < column; ++i)
        for (int j = 0; j < line; ++j)
            matrixRes[i][j] = matrixA[i][j] + matrixB[i][j];
}

请注意，我们还制作了输入参数 const以反射(reflect)该函数不修改这些数组的事实。这从函数的原型(prototype)中可以清楚地看出哪些是输入参数，哪些是输出参数。

^{* 我还冒昧地重新格式化了一下，并将 i++ 更改为 ++i 因为 it's a good habit ，尽管在这种特殊情况下没有区别。}