如何创建一个多维数组，其维度基于 C 中的变量？

Question

基本上，我希望能够在终端中输入维度 n 并创建相应的 n 维数组。

现在我只能创建一个具有相应 n 维数组大小的一维数组。

Answer 1

你不能，数组的维数是类型的一部分，所以需要在编译时知道。您可以做一些简单的数学运算，将您想要的内容映射到一维数组。

例子：

设维度 = 3

• w: 4
• 小时：8
• d: 16

代码：

int* data = (int*)malloc(sizeof(int) * w * h * d);
int x = access(1,2,3);  //it will map to location: 1 + 2 * (4) + 3 * (4 * 8)
free(data);


int access(int x, int y, int z){
   return data[x + y * (w) + z * (h * w)];
}

一般的实现可能如下所示

int numDimensions;
printf("Enter number of dimensions:");
scanf("%d", &numDimensions);
int* dimensionSizes = (int*)malloc(sizeof(int) * numDimensions);

//Read each dimension's size
int totalElements = 1;
for(int i = 0; i < numDimensions; ++i){
    printf("Enter size for dimension %d:", i);
    scanf("%d", &dimensionSizes[i]);
    totalElements *= dimensionSizes[i];
}

//allocate 1d array
int* data = (int*) malloc(sizeof(int) * totalElements);

//Read the coordinates you want to store data to
int* position = (int*)malloc(sizeof(int) * numDimensions);
for(int i = 0; i < numDimensions; ++i){
    printf("Enter location in dimension %d:", i);
    scanf("%d", &position[i]);
}

//Read the value you want to store
int value;
printf("Enter value for that position:");
scanf("%d", &value);

//Write the data to the calculated 1d location
data[to1d(position, dimensionSizes, numDimensions)] = value;

int to1d(int* position, int* dimensionSizes, int numDimensions){
    int multiplier = 1;
    int position1d = 0;
    for (int i = 0; i < numDimensions; ++i){
        position1d = position1d + position[i] * multiplier;
        multiplier = multiplier * dimensionSizes[i];
    }
    return position1d;
}

Answer 2

使用指向指针/双指针的指针 (**)。对于 n 维数组，您在循环中重复动态分配过程 (malloc) n 次，并使用指向新分配数组的指针来引用每个数组。唯一的问题是最后一个数组不使用双指针，因此您的运行时代码必须知道何时在最后一维使用值而不是双指针。使用它，您仍然可以通过M[1][2][3][1] = 5; 等传统语法进行设置/获取（请注意，0 是第一个元素！）。

还要确保初始化您的值。

有关双数组指针的一个很好的例子和论文，请查看 Kerningham/Richie 的“The C Progamming Language”，它可以在线获得。

注意：还有其他优雅但不那么优雅的解决方案。例如，使用宏/元编程在编译时编写分配代码并传递define 选项（-DDIMS=4）或表示像树这样的数组的可嵌套数据结构（查看经典数据结构文献以了解多维数组。）

Answer 3

您可以在运行时使用 VLA 设置数组的大小。可变长度 数组是 C99 的一部分。所以这只适用于 C99 或更高版本。虽然 C11 有 VLA 作为选项，但所有主要编译器都支持它。

假设您希望用户从终端输入二维数组的大小。

#include <stdio.h>

int main(void)
{
   unsigned int row1, col1;

   printf("%s", "Enter number of rows and columns in a 2-D array: ");
   int row1, col1; // number of rows and columns in a 2-D array
   scanf("%u %u", &row1, &col1);

   int array2D[row1][col1]; // declare 2-D variable-length array

}

array2d 是在运行时声明的二维数组。然后只需在下面编写代码即可使用它。

在 C 的早期版本中，sizeof 始终是编译时操作，但当应用于 VLA 时，sizeof 在运行时操作。将打印 VLA 中的字节数：