c - 将多维可变长度数组传递给函数

Question

有很多类似的问题，但我仍然找不到任何与 C99/C11 中可变长度数组的特性相关的答案。

如何将多维可变长度数组传递给C99/C11中的函数？

例如:

void foo(int n, int arr[][]) // <-- error here, how to fix?
{
}

void bar(int n)
{
    int arr[n][n];
    foo(n, arr);
}

编译器(g++-4.7 -std=gnu++11)说:
错误:将“arr”声明为多维数组必须对除第一个维度之外的所有维度都有边界

如果我将其更改为 int *arr[]，编译器仍然会报错:
错误:无法将参数“2”的“int (*)[(((sizetype)(((ssizetype)n) + -1)) + 1)]”转换为“int**”到“void foo” (int, int**)'

下一个问题，如何按值传递，如何按引用传递？显然，通常您不希望在将数组传递给函数时复制整个数组。

使用常量数组很简单，因为正如“常量”所暗示的那样，您应该在声明函数时知道长度:

void foo2(int n, int arr[][10]) // <-- ok
{
}

void bar2()
{
    int arr[10][10];
    foo2(10, arr);
}

我知道，像这样将数组传递给函数不是最佳做法，我一点也不喜欢。最好使用平面指针或对象(如 std:vector)或其他方式。但是，我还是有点好奇从理论角度来看这里的答案是什么。

Answer 1

将数组传递给函数在 C 和 C++ 中有点滑稽。数组类型没有右值，因此您实际上传递的是一个指针。

要寻址二维数组(真正的数组，而不是数组的数组)，您需要传递 2 个数据 block :

• 指向开始位置的指针
• 一行有多宽

这是两个不同的值，无论是 C 或 C++，还是有 VLA 或没有或诸如此类。

一些写法:

最简单，随处可用，但需要更多手动操作

void foo(int width, int* arr) {
    arr[x + y*width] = 5;
}

VLA，标准 C99

void foo(int width, int arr[][width]) {
    arr[x][y] = 5;
}

VLA w/反向参数，正向参数声明(GNU C 扩展)

void foo(int width; int arr[][width], int width) {
    arr[x][y]=5;
}

C++ w/VLA(GNU C++ 扩展，非常丑陋)

void foo(int width, int* ptr) {
    typedef int arrtype[][width];
    arrtype& arr = *reinterpret_cast<arrtype*>(ptr);
    arr[x][y]=5;
}

重要说明:

二维数组的 [x][y] 表示法有效，因为数组的类型包含宽度。没有 VLA = 数组类型必须在编译时固定。

因此:如果你不能使用 VLA，那么......

• 没有办法在 C 中处理它，
• 没有 C++ 中带有重载运算符重载的代理类，就无法处理它。

如果您可以使用 VLA(C99 或 GNU C++ 扩展)，那么...

• 你在 C 中处于绿色状态，
• 您仍然需要 C++ 的困惑，请改用类。

对于 C++，boost::multi_array 是一个不错的选择。

解决方法

对于二维数组，您可以进行两个单独的分配:

• 指向 T (A) 的一维指针数组
• T (B) 的二维数组

然后将 (A) 中的指针设置为指向 (B) 中的相应行。

使用此设置，您只需将 (A) 作为简单的 T** 传递，它会在 [x][y] 索引下表现良好。

此解决方案适用于 2D，但需要越来越多的样板来实现更高的维度。由于额外的间接层，它也比 VLA 解决方案慢。

您可能还会遇到类似的解决方案，它为每个 B 的行单独分配。在 C 中，这看起来像循环中的 malloc，类似于 C++ 的 vector vector 。然而，这剥夺了将整个阵列放在一个 block 中的好处。