c - 使用#include“unit.c”使包含的任何子单元均可访问数组吗？

Question

如何确定从main.c调用的unit.c函数需要正确在main.c函数中声明的数组？

有什么方法可以在.c文件中全局声明变量？有没有不使用全局变量的聪明方法吗？

例：

#include <stdio.h>
#include "sub.c"

int main(void)
{
    int matrix[5][5];
    matrix[5][1] = 5;
    Range();
}

现在对于sub.c：

int Range()
{
    printf("Your Range is: %i",Matrix[5][1])
}

现在发生的问题是，现在编译时会出现错误，指出

"In file included from main.c:
"sub.c:3:15: Error: Matrix not declared"

或类似的规定。

Answer 1

因此，几件事：


不要#include .c文件（即源代码）；这是一个坏习惯。对于这样的小型，简单程序来说，这没什么大不了的，但是随着您的程序变得越来越大，越来越复杂，它将导致构建和维护的麻烦。您要做的是定义一个仅包含函数声明而不是其定义（主体）的头文件，如下所示：

/**
 * sub.h - declaration for Range function
 */
#ifndef SUB_H  // include guards; prevents this file from being processed 
#define SUB_H  // more than once for the same translation unit

/**
 * Changing the type of Range to void since you aren't returning anything, and you 
 * aren't using the result of the function in your main function
 */
void Range( /* parameter declarations, which we'll get into below */ ); 

#endif

然后，您将 #include此文件作为

#include <stdio.h>
#include "sub.h"

int main( void )
{
  int Matrix[5][5];
  Matrix[5][1] = 5; // this is an error; your array dimensions only go from 0 to 4
  Range( /* parameters, including Matrix, which we'll get into below */ );
}

并分别编译您的 sub.c并将生成的目标文件链接在一起。

如果可以帮助，请不要使用全局变量。理想情况下，函数及其调用者应仅通过参数，返回值和异常（在支持C的语言中无论如何都支持异常）进行通信。您应该将 Matrix作为参数传递给 Range函数，以及数组大小的参数以及该函数执行其工作所需的任何其他信息。由于要打印单个元素的值，因此还应该传递该元素的行号和列号。

现在，这里变得有些头痛了-C对数组表达式的处理有点不直观。除非它是 sizeof或一元 &运算符的操作数，或者是用于在声明中初始化另一个数组的字符串文字，否则将转换类型为“ T的N个元素的数组”的表达式（“ decay”）类型为“指向 T的指针”的表达式，该表达式的值将是数组第一个元素的地址。

如果像这样将数组作为参数传递：

Range(Matrix);

则表达式 Matrix的类型为“ int的5元素数组的5元素数组”。由于此表达式不是 sizeof或一元 &运算符的操作数，因此将其转换为类型为“指向 int的5元素数组的指针”的表达式，该值是第一行的地址数组的地址（与数组本身的地址相同）。这意味着您的 Range函数将被声明为类似

void Range( int m[][5] )

或

void Range( int (*m)[5] )

（第二个声明中的括号很重要；没有它们， m将被声明为指向 int的指针数组，这不是我们想要的）。
在函数参数声明的上下文中， T a[]和 T a[N]都被解释为 T *a；也就是说， a被声明为指向 T的指针，而不是 T的数组。

请注意，由于您将数组的地址传递给了函数，因此函数对数组所做的任何更改都将反映在调用者中。也就是说，如果 Range更改 m[4][0]的值，您将在 Matrix[4][0]中看到该更改的值。



由于我们仅在 m的声明中指定列数，因此我们希望传递一个附加参数来指定行数。 C不会对数组访问进行任何边界检查，这意味着您可以编写

x = m[20][1];

之类的内容而无需在编译时得到警告或在运行时保证崩溃。因此，您需要检查自己的边界，这意味着除了列数之外，您还需要知道数组有多少行。您将为行数传递一个单独的参数：

code>Range(Matrix, 5);

meaning your function declaration would look something like

void Range(int m[][5], size_t rows);

上述方法的一个缺陷是 m中的列数固定为5。此功能将无法在其他尺寸的矩阵上使用。如果你是
与支持可变长度arrays1的编译器一起使用时，可以使用变量来指定数组尺寸，而不是使用编译时常量。由于需要先声明变量才能在数组声明中使用它，所以您必须将原型写为

void Range( size_t rows, size_t cols, int m[][cols] );

并将函数调用为

Range(5, 5, Matrix);

这将允许您在不同大小的矩阵上使用 Range函数，例如：

int M1[5][5]; int M2[9][9];int M3[20][20];...Range(5, 5, M1);Range(9, 9, M2);Range(20, 20, M3);

Now, if you only intend for this function to work with 5x5 matrices, then hardcoding the dimension isn't a problem; it's only an issue if you intend to use this function for any sized matrix.

If you are using a compiler that doesn't support VLAs, you'll need a different approach. Instead of passing the array expression as a parameter, we pass a pointer to the first element of the array. We'll treat this pointer as though it were a 1-d array instead of a 2-d array, like so:

void Range( int *m, size_t rows, size_t cols )
{
  printf("Your range is: %d\n", m[4 * cols + 1]);
} 

并且您将其称为

Range(&Matrix[0][0], 5, 5);

 您假设Matrix[5][1]中存在一个元素；但是，C语言中的数组是从0开始的，这意味着两个维度的索引都从0到4。因此，要访问第5行的第1个元素，请参考Matrix[4][0]。 Matrix[5][1]在数组的范围之外。

这也提出了一个问题，即您是否要检查m[4][0]以外的其他元素。如果要让函数访问数组的任意元素，则需要将行号和列号作为单独的参数传递；这与将数组的维数作为参数传递相结合，可以为您提供一种确保您不会尝试访问数组范围之外的元素的方法。因此，您的Range函数看起来类似于

void Range(int m[][5] size_t rows, size_t i, size_t j)
{
  if ( i < rows && j < 5 )
    printf("Your range is: %d\n", m[i][j];
}

，您将其称为

Range(Matrix, 5, 4, 0);

 这将我们带到最后一个项目（最后）；不要在代码中使用“幻数”。而不是到处乱写文字5，而是定义符号常量（预处理器宏）以表示矩阵中的行数和列数。一方面，如果您决定更改数组尺寸，则只需更新常量定义，而不必逐字逐句地查找5并确定是否将其用于检查数组访问。将以上所有内容放在一起（并假设您对Range只能使用特定大小的数组使用），我们得到：

/**
 * sub.h - declaration for Range function
 */
#ifndef SUB_H  // include guards; prevents this file from being processed 
#define SUB_H  // more than once for the same translation unit

/**
 * Since these macros are going to be used by both the main function
 * and the Range function, it makes sense to define them in the
 * sub.h file, as it will be included in both main.c and sub.c
 */
#define ROWS 5
#define COLS 5

/**
 * Prints the value at index i,j of m; if i or j are out of
 * range, prints nothing.
 */
void Range( int m[][COLS], size_t rows, size_t i, size_t j ); 

#endif

/**
 * sub.c - implementation of Range function
 */
#include <stdio.h>
#include "sub.h" 

void Range( int m[][COLS], size_t rows, size_t i, size_t j )
{
  if ( i < rows && j < COLS )
    printf("Your range is: %d\n", m[i][j]);
}

/**
 * main.c
 */
#include <stdio.h>
#include "sub.h"

int main( void )
{
  int Matrix[ROWS][COLS];
  Matrix[4][0] = 5;             // assumes we know 4 and 0 are within
  Range( Matrix, ROWS, 4, 0 );  // the array bounds.
}

那么，您是否感到困惑？


1. C99编译器或C2011编译器，其中宏__STDC_NO_VLA__是未定义或为0。某些C89编译器可能支持VLA作为扩展。