Как я работаю с динамическими многомерными массивами в C?

Основы

Массивы в c объявляются и доступны с помощью оператора [] . Итак,

int ary1[5];

объявляет массив из 5 целых чисел. Элементы нумеруются с нуля, поэтому ary1 [0] является первым элементом, а ary1 [4] - последним элементом. Примечание 1: инициализации по умолчанию нет, поэтому память, занимаемая массивом, может изначально содержать что-нибудь . Примечание 2: ary1 [5] обращается к памяти в неопределенном состоянии (которое может быть даже недоступно для вас), так что не делайте этого!

Многомерные массивы реализованы как массив массивов (массивов (из ...)). Итак,

float ary2[3][5];

объявляет массив из 3 одномерных массивов по 5 чисел с плавающей запятой в каждом. Теперь ary2 [0] [0] - это первый элемент первого массива, ary2 [0] [4] - последний элемент первого массива, а ary2 [2] [4] - последний элемент последнего массива. Стандарт 89-го требует, чтобы эти данные были непрерывными (раздел A8.6.2 на странице 216 моего 2-го изд. K&R), но, похоже, не зависит от заполнения.

Попытка сделать динамические данные более чем в одном измерении

Если вы не знаете размер массива во время компиляции, вам нужно динамически выделить массив. Возникает соблазн попробовать

double *buf3;
buf3 = malloc(3*5*sizeof(double));
/* error checking goes here */

, который должен работать, если компилятор не заполняет выделение (вставляет дополнительное пространство между одномерными массивами). Может быть безопаснее использовать:

double *buf4;
buf4 = malloc(sizeof(double[3][5]));
/* error checking */

, но в любом случае хитрость заключается в разыменовании времени. Вы не можете написать buf [i] [j] , потому что buf имеет неправильный тип. Вы также не можете использовать

double **hdl4 = (double**)buf;
hdl4[2][3] = 0; /* Wrong! */

, потому что компилятор ожидает, что hdl4 будет адресом адреса типа double. Вы также не можете использовать double incomplete_ary4 [] []; , потому что это ошибка;

Итак, что вы можете сделать?

• Выполните арифметику строк и столбцов самостоятельно
• Распределите и выполните работу в функции
• Используйте массив указателей (механизм, о котором говорит qrdl)

Выполните математические вычисления самостоятельно

Просто вычислите смещение памяти для каждого элемента следующим образом:

  for (i=0; i<3; ++i){
     for(j=0; j<3; ++j){
        buf3[i * 5 + j] = someValue(i,j); /* Don't need to worry about 
                                             padding in this case */
     }
  }

Распределите и выполните работу в функции

Определите функцию, которая принимает требуемый размер в качестве аргумента, и продолжайте как обычно

void dary(int x, int y){
  double ary4[x][y];
  ary4[2][3] = 5;
}

Конечно, в этом случае ary4 является локальной переменной, и вы не можете ее вернуть: вся работа с array должен быть выполнен в функции, которую вы вызываете в функциях, которые он вызывает.

Массив указателей

Рассмотрим это:

double **hdl5 = malloc(3*sizeof(double*));
/* Error checking */
for (i=0; i<3; ++i){
   hdl5[i] = malloc(5*sizeof(double))
   /* Error checking */
}

Теперь hdl5 указывает на массив указателей, каждый из которых указывает на массив значений типа double. Интересно то, что вы можете использовать нотацию двумерного массива для доступа к этой структуре --- hdl5 [0] [2] получает средний элемент первой строки --- но это не - тем не менее, это объект другого типа, чем двумерный массив, объявленный double ary [3] [5]; .

Эта структура более гибкая, чем двумерный массив (поскольку для строк требуется не одинаковой длины), но доступ к нему, как правило, будет медленнее и для этого потребуется больше памяти (вам нужно место для хранения промежуточных указателей).

Обратите внимание, что, поскольку я не установил никаких охранников, вам придется оставить самостоятельно отслеживать размеры всех массивов.

Арифметика

c не поддерживает векторную, матричную или тензорную математику, вам придется реализовать ее самостоятельно или внести библиотеку.

Умножение на масштабатор, а также сложение и вычитание массивов одинаковых rank просты: просто перебирайте элементы и выполняйте операцию по ходу. Внутренние продукты также просты.

Внешние продукты означают больше петель.