将动态 3D 矩阵传递给函数

Question

我有一些 3D 矩阵数据，可以这样访问：data[x][y][z]。

每个维度的大小只有在运行时才知道。

我通过使用 (byte (*)[Y][Z]) malloc(…) 强制转换 malloc 来获取此数据。

当我调用这个函数时，我知道矩阵的维度，但不是在编译时。因此，我不知道如何声明我在函数中接收到这样的矩阵……

函数声明中该数据的参数类型是什么？

function(byte (*matrix)[][]) // doesn't work

Answer 1

声明函数：

function(size_t Y, size_t Z, byte matrix[][Y][Z])…

并调用它：

function(Y, Z, matrix);

C 支持可变长度数组（根据版本是可选的或必需的，但在现代编译器中很常见），但被调用的函数不会自动知道维度。您必须以某种方式将它们传递给函数，并且在其声明中，函数必须声明尺寸。

注意维度一般可以是表达式；它们不必是传递的确切参数。例如，您可以这样做：

function(size_t Y, byte matrix[][2*Y][3*Y])…

例如，当Y 为10 时，声明一个采用matrix[something][20][30] 的函数。

Answer 2

这里有一些代码来说明 3D 数组的传递。 3D 数组是一个方阵数组，它们将相乘以产生最终结果。该代码可能不是最有效的，但它确实说明传递 3D VLA 值并不难。

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

static void mat_copy(int x, int y, const int src[x][y], int dst[x][y]);
static void mat_list_multiply(int x, int y, const int matlist[*][*][*], int result[*][*]);
static void mat_multiply(int x, int y, int z, const int mat1[*][*], const int mat2[*][*], int result[*][*]);
static void mat_print(const char *tag, int m, int n, const int matrix[*][*]);

int main(void)
{
    int matrices[][4][4] =
    {
        //random -n 48 -- -99 99 | commalist -n 4 -B 12 -b '{ ' -T ' },' -R -W 4
        {
            {   63,  -61,   36,  -27, },
            {   37,  -86,   44,  -14, },
            {   57,   10,   74,   23, },
            {  -74,  -52,  -87,   53, },
        },
        {
            {  -34,   89,  -71,   34, },
            {  -68,  -44,  -89,  -95, },
            {   -4,  -44,    2,   80, },
            {   66,  -33,  -19,  -65, },
        },
        {
            {  -64,   11,   54,   20, },
            {   -7,   75,   -7,  -98, },
            {   52,   48,  -96,   76, },
            {  -38,  -46,  -85,    4, },
        },
    };
    enum { NUM_MATRICES = sizeof(matrices) / sizeof(matrices[0]) };
    int result[4][4];
    mat_list_multiply(3, 4, matrices, result);
    for (int i = 0; i < NUM_MATRICES; i++)
    {
        char name[16];
        snprintf(name, sizeof(name), "%s[%d]", "matrices", i);
        mat_print(name, 4, 4, matrices[i]);
    }
    mat_print("result", 4, 4, result);
    return 0;
}

static void mat_copy(int x, int y, const int src[x][y], int dst[x][y])
{
    memmove(dst, src, x * y * sizeof(src[0][0]));   // sizeof(src) is not OK
}

static void mat_list_multiply(int x, int y, const int matlist[x][y][y], int result[y][y])
{
    int product[y][y];
    mat_copy(y, y, matlist[0], product);
    for (int i = 1; i < x; i++)
    {
        mat_multiply(y, y, y, product, matlist[i], result);
        if (i != x-1)
            mat_copy(y, y, result, product);
    }
}

static void mat_multiply(int x, int y, int z, const int mat1[x][y], const int mat2[y][z], int result[x][z])
{
    for (int i = 0; i < x; i++)
    {
        for (int j = 0; j < z; j++)
        {
            result[i][j] = 0;
            for (int k = 0; k < y; k++)
                 result[i][j] += mat1[i][k] * mat2[k][j];
        }
    }
}

static void mat_print(const char *tag, int m, int n, const int matrix[m][n])
{
    printf("%s (%dx%d):\n", tag, m, n);
    for (int i = 0; i < m; i++)
    {
        const char *pad = "";
        for (int j = 0; j < n; j++)
        {
            printf("%s%8d", pad, matrix[i][j]);
            pad = " ";
        }
        putchar('\n');
    }
}

输出：

matrices[0] (4x4):
      63      -61       36      -27
      37      -86       44      -14
      57       10       74       23
     -74      -52      -87       53
matrices[1] (4x4):
     -34       89      -71       34
     -68      -44      -89      -95
      -4      -44        2       80
      66      -33      -19      -65
matrices[2] (4x4):
     -64       11       54       20
      -7       75       -7      -98
      52       48      -96       76
     -38      -46      -85        4
result (4x4):
 -455910    66386 -1265422  -575600
 -509373    79435 -1545267   -14906
 -392428  -468852   -38119  -464008
  137791   727227   393114  1044774