[解決済み] C言語で2次元配列(行列)を関数に渡すには？

質問

行列の演算を永続化するためにも必要です。参照渡しが必要ということでしょうか？

これで十分でしょうか？

void operate_on_matrix(char matrix[][20]);

どのように解決するのですか？

C言語には多次元配列はありませんが、それをシミュレートする方法はいくつかあります。そのような配列を関数に渡す方法は、多次元をシミュレートするために使用される方法に依存します。

1) 配列の配列を使用する。これは、コンパイル時に配列の境界が完全に決定されている場合、または、コンパイラが VLA の :

#define ROWS 4
#define COLS 5

void func(int array[ROWS][COLS])
{
  int i, j;

  for (i=0; i<ROWS; i++)
  {
    for (j=0; j<COLS; j++)
    {
      array[i][j] = i*j;
    }
  }
}

void func_vla(int rows, int cols, int array[rows][cols])
{
  int i, j;

  for (i=0; i<rows; i++)
  {
    for (j=0; j<cols; j++)
    {
      array[i][j] = i*j;
    }
  }
}

int main()
{
  int x[ROWS][COLS];

  func(x);
  func_vla(ROWS, COLS, x);
}

2) (動的に割り当てられた)配列へのポインタを使用する。これは主に、配列の境界が実行時までわからない場合に使用されます。

void func(int** array, int rows, int cols)
{
  int i, j;

  for (i=0; i<rows; i++)
  {
    for (j=0; j<cols; j++)
    {
      array[i][j] = i*j;
    }
  }
}

int main()
{
  int rows, cols, i;
  int **x;

  /* obtain values for rows & cols */

  /* allocate the array */
  x = malloc(rows * sizeof *x);
  for (i=0; i<rows; i++)
  {
    x[i] = malloc(cols * sizeof *x[i]);
  }

  /* use the array */
  func(x, rows, cols);

  /* deallocate the array */
  for (i=0; i<rows; i++)
  {
    free(x[i]);
  }
  free(x);
}

3) 1次元配列を使用し、インデックスを固定化する。これは、静的に割り当てられた（固定サイズ）配列と、動的に割り当てられた配列の両方で使用することができます。

void func(int* array, int rows, int cols)
{
  int i, j;

  for (i=0; i<rows; i++)
  {
    for (j=0; j<cols; j++)
    {
      array[i*cols+j]=i*j;
    }
  }
}

int main()
{
  int rows, cols;
  int *x;

  /* obtain values for rows & cols */

  /* allocate the array */
  x = malloc(rows * cols * sizeof *x);

  /* use the array */
  func(x, rows, cols);

  /* deallocate the array */
  free(x);
}

4) 動的に割り当てられるVLAを使用する。 オプション2に対するこの利点の1つは、メモリの割り当てが1回で済むことです。もう1つは、ポインタの配列が必要ないため、必要なメモリが少なくて済むことです。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>

extern void func_vla(int rows, int cols, int array[rows][cols]);
extern void get_rows_cols(int *rows, int *cols);
extern void dump_array(const char *tag, int rows, int cols, int array[rows][cols]);

void func_vla(int rows, int cols, int array[rows][cols])
{
    for (int i = 0; i < rows; i++)
    {
        for (int j = 0; j < cols; j++)
        {
            array[i][j] = (i + 1) * (j + 1);
        }
    }
}

int main(void)
{
    int rows, cols;

    get_rows_cols(&rows, &cols);

    int (*array)[cols] = malloc(rows * cols * sizeof(array[0][0]));
    /* error check omitted */

    func_vla(rows, cols, array);
    dump_array("After initialization", rows, cols, array);

    free(array);
    return 0;
}

void dump_array(const char *tag, int rows, int cols, int array[rows][cols])
{
    printf("%s (%dx%d):\n", tag, rows, cols);
    for (int i = 0; i < rows; i++)
    {
        for (int j = 0; j < cols; j++)
            printf("%4d", array[i][j]);
        putchar('\n');
    }
}

void get_rows_cols(int *rows, int *cols)
{
    srand(time(0));           // Only acceptable because it is called once
    *rows = 5 + rand() % 10;
    *cols = 3 + rand() % 12;
}

(参照 srand() - はなぜ一度だけ呼び出すのでしょうか？ .)