c - 如何创建矩阵的静态数组

Question

我对 C 有疑问。

我应该创建一个包含 4 个元素的静态数组 tmp，并且我应该为这个数组的所有单元格存储一个 2x2 矩阵。

我可以在没有指针的情况下做到这一点吗？

我尝试使用 int[2][2] tmp[4] 但我遇到了编译错误。

Answer 1

Can I do this without pointers?

你至少可以避免显式定义指针，这样做:

1. 定义二维int矩阵类型:

   typedef int M[2][2];
   

2. 定义后者的一维数组类型:

   typedef M A[4];
   

使用这些类型的示例如下所示:

#include <stdio.h>

#define MATRIX_ROWS (2)
#define MATRIX_COLUMNS (2)

typedef int M[MATRIX_ROWS][MATRIX_COLUMNS];

#define ARRAY_SIZE (4)

typedef M A[ARRAY_SIZE];

int matrix_set(M m)
{
  for (size_t i = 0; i < MATRIX_ROWS; ++i)
  {
    for (size_t j = 0; j < MATRIX_COLUMNS; ++j)
    {
      m[i][j] = (int) ((i+1)*(j+1));
    }
  }

  return 0;
}

int matrix_print(M m)
{
  for (size_t i = 0; i < MATRIX_ROWS; ++i)
  {
    for (size_t j = 0; j < MATRIX_COLUMNS; ++j)
    {
      printf("m[%zu][%zu] = %d\n", i, j, m[i][j]);
    }
  }

  return 0;
}

int main(void)
{
  A a;

  for (size_t i = 0; i < ARRAY_SIZE; ++i)
  {
    printf("setting a[%zu]:\n", i);
    matrix_set(a[i]);
  }

  for (size_t i = 0; i < ARRAY_SIZE; ++i)
  {
    printf("printing a[%zu]:\n", i);
    matrix_print(a[i]);
  }
}

请注意，在底层 C 确实在这里使用指针，因为这个函数声明:

int matrix_set(M m);

其实是

int matrix_set(int m[2][2]);

相当于

int matrix_set(int (*m)[2]);

所以，虽然不是很明显，m 是一个指针，即指向一个由 2 个 int 组成的数组的指针，一个 int(*)[2].

另外这个电话

  matrix_set(a[i]);

传递一个M类型的变量，它是一个int的2x2数组，一个int[2][2]，它实际上是一个由 2 个元素组成的数组，类型为 int[2] 的 2 个 int 数组。

如果在 C 中将数组传递给函数，它会衰减为指向其第一个元素地址的指针。

类型为 array of 2 int 的 2 元素数组的第一个元素是 2 int 的数组。指向后者的指针是 int(*)[2] 类型，这正是 matrix_set() 和 matrix_print()< 两个函数的指针类型 expect，如上所述。

因此，另一种可能更纯粹但等效的编写上述示例的方法是:

#include <stdio.h>

#define MATRIX_ROWS (2)
#define MATRIX_COLUMNS (2)

#define ARRAY_SIZE (4)

int matrix_set(int (*m)[MATRIX_COLUMNS])
{
  for (size_t i = 0; i < MATRIX_ROWS; ++i)
  {
    for (size_t j = 0; j < MATRIX_COLUMNS; ++j)
    {
      m[i][j] = (int) ((i+1)*(j+1));
    }
  }

  return 0;
}

int matrix_print(int (*m)[MATRIX_COLUMNS])
{
  for (size_t i = 0; i < MATRIX_ROWS; ++i)
  {
    for (size_t j = 0; j < MATRIX_COLUMNS; ++j)
    {
      printf("m[%zu][%zu] = %d\n", i, j, m[i][j]);
    }
  }

  return 0;
}

int main(void)
{
  int a[ARRAY_SIZE][MATRIX_ROWS][MATRIX_COLUMNS];

  for (size_t i = 0; i < ARRAY_SIZE; ++i)
  {
    printf("setting a[%zu]:\n", i);
    matrix_set(a[i]);
  }

  for (size_t i = 0; i < ARRAY_SIZE; ++i)
  {
    printf("printing a[%zu]:\n", i);
    matrix_print(a[i]);
  }
}