尝试为任意大小的矩阵编写矩阵乘法器

Question

尝试在 C 中为任意大小的矩阵编写矩阵乘法函数。我正在尝试以下函数签名：

void matrixMult(void *A, int Xa, int Ya, void *B, int Xb, int Yb);

（在我对其进行故障排除时，它现在返回 void，一旦它按照我想要的方式工作，我将在稍后进行适当的返回）

X 和 Y 参数旨在告知函数传入数组的维度（据我了解，这是必要的，因为在 C 中数组不知道自己的大小）。所以我传入了两个 void 指针 A 和 B，以及它们的尺寸。

我的问题： 进入函数后，如何将 void 指针转换回 int 数组以便读取它们？我尝试了以下方法：

(int)*A[someX][someY]

，但我收到有关“无效指针的无效使用”的编译器错误。

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编辑

以下是我目前的全部功能（在我对其进行故障排除时进行更新）：

#pragma warning(disable: 8057)
#include <stdio.h>

void matrixMult(int **A, int Xa, int Ya, int **B, int Xb, int Yb);

int main(int argc, char *argv[]) {
    //   [x][y] x--> row; y-->cols
    int a[3][5] = {
          {  1,  2,  3,  4,  5 }
        , { 10, 20, 30, 40, 50 }
        , {  4,  8, 15, 16, 23 }
    };
    int b[5][7] = {
          {  1,  2,  3,  4,  5,  6,  7 }
        , { 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70 }
        , {  4,  8, 15, 16, 23, 42,  0 }
        , {  1,  2,  3,  4,  5,  6,  7 }
        , { 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70 }
    };

    matrixMult((int **)a, 3, 5, (int **)b, 5, 7);

    printf("done\n");
    return 0;
}

void matrixMult(int **A, int Xa, int Ya, int **B, int Xb, int Yb) {
    printf("starting matrix mult\n");
    int i, j;

    for (i=0; i<Xa; i++) {
        for (j=0; j<Ya; j++) {
            //printf("%i, %i:\t", i, j);
            printf("%i\t", A[Ya*i+j]);
        }
        printf("\n");
    }
}

编辑 2 感谢您提供提示和资源！上面发布的版本正如我现在所期望的那样工作，但我担心它是如何使用指针的丑陋混蛋。现在我要对指针做更多的阅读（感谢 cnicutar！），稍后我会重新讨论。对我的最新版本的任何进一步批评表示赞赏，但我将其标记为已回答并继续进行进一步阅读。再次感谢！

Answer 1

如果我理解你的问题你可以做类似的事情

int **a = A;

你为什么直接使用void *而不是int **A？

编辑 1

根据以下评论：请参阅this FAQ entry（f3 是您想要的）。还有this one。

编辑 2

像这样声明和初始化它们（一些东西）：

int **a;

a = malloc(sizeof(*a) * 3);
for (i = 0; i < 3; i++) {
    a[i] = malloc(sizeof(int) * 5);
}

Answer 2

原型必须是双指针。此外，您不需要取消引用（除非您最里面的指针是指针本身），因为您将它转换为 int。除非类型是 int *。

void matrixMult(void **A, int Xa, int Ya, void **B, int Xb, int Yb);

不需要取消引用，因为它只是一个基本的 int。

(int)A[someX][someY]

如果你有，假设一个 int * 你需要取消引用它，但即使那样你也会在演员表之外取消引用

*(int *)A[someX][someY]

在取消引用指针之前，必须让编译器知道类型是什么。否则你会得到一个试图取消引用 void * 的错误。

Answer 3

如果你有 C99，你可以简单地使用可变长度数组，它们就是为此而生的。忘记指向指针的指针，只做

void matrixMult(size_t n, size_t m, size_t k, double A[n][m], double B[m][k], double C[n][k]);

这里重要的是，大小在参数列表中排在第一位，这样在涉及A、B 和C 时就可以知道它们。在您的函数中，您可以通过 A[i][j] 之类的方式访问各个矩阵元素。

然后要分配这样的矩阵，您必须小心不要将它们分配到堆栈上。例如

double (*A)[n][m] = malloc(*A);

应该这样做。

真正尝试忘记将矩阵定义为指针数组，其中每个指针都必须分配自己的块等等。这太复杂了，容易出错，并且增加了不必要的间接级别。

Answer 4

void* 不是某种模板类型参数。由于您需要将指针转换为某种类型，即指针指向的数据类型，并且整个操作都是针对该类型编译的，因此单独使用 void* 指针在这里意义不大。要么添加一个参数来告诉传递哪种类型，然后相应地在函数中分支，或者更好地使用正确的类型并相应地命名函数。此外，您不应该使用双指针：根据内存分配，它可能会破坏缓存局部性。

要节省打字使用宏：

#define MATRIXMULT(type, typeshort) void matrixMult##typeshort(\
##type *A, int const Xa, int const Ya, ##type *B, int const Xb, int const Yb)\
{ \
    printf("starting matrix mult\n"); \
    int i, j, k; \
\
    if(Ya != Xb || Xa != Yb) \
        return; // dimensions don't match \
\
    for (i=0; i<Xa; i++) { \
        for (j=0; j<Ya; j++) { \
            A[i*Ya + j]=0; \
            for(k=0; k < Xa; k++) \
                A[i*Ya + j] += A[i*Ya + k] * B[k*Yb + j]; \
    } \
}

MATRIXMULT(double, d)
MATRIXMULT(float, f)
MATRIXMULT(int, i)

因评论而编辑：

MATRIXMULT(double, d) 扩展为

void matrixMultd(
double *A, int const Xa, int const Ya, double *B, int const Xb, int const Yb)
{ 
    printf("starting matrix mult\n"); 
    int i, j, k; 

    if(Ya != Xb || Xa != Yb) 
        return;

    for (i=0; i<Xa; i++) { 
        for (j=0; j<Ya; j++) { 
            A[i*Ya + j]=0; 
            for(k=0; k < Xa; k++) 
                A[i*Ya + j] += A[i*Ya + k] * B[k*Yb + j]; 
    } 
}

因此，使用宏很容易在多个变体中获得相同的功能。通过上述宏扩展，您可以调用matrixMultd、matrixMultf 和matrixMulti