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二維數組作為函數參數傳遞在實際中的應用

AGk5_ZLG_zhiyua ? 來源:未知 ? 作者:劉勇 ? 2017-12-20 07:19 ? 次閱讀

周立功教授數年之心血之作《程序設計與數據結構》,電子版已無償性分享到電子工程師與高校群體,在公眾號回復【程序設計】即可在線閱讀。書本內容公開后,在電子行業掀起一片學習熱潮。經周立功教授授權,本公眾號特對本書內容進行連載,愿共勉之。

第一章為程序設計基礎,本文為1.7.3將二維數組作為函數參數。

>>>>1.7.3將二維數組作為函數參數

>>>1.函數原型

當將數組的數組作為函數參數時,數組名同樣視為地址,因此相應的形參如同一維數組一樣也是一個指針,比較困難的是如何正確地聲明一個指針變量pData指向一個數組的數組data? 如果將pData聲明為指向int類型是不夠的,因為指向int類型的指針變量只能與data[0]的類型匹配。假設有以下代碼:

int data[3][2] = {{1, 2}, {3, 4}, {5, 6}};

int total = sum(data, 3);

那么sum()函數的原型是什么?

由于表達式中的數組名data可以被解釋為指針,即data的類型為指向int [2]的指針類型int (*)[2],因此必須將pData聲明為與之匹配的類型,data才能作為實參傳遞給sum()。其函數原型如下:

int sum(int (*pDdata)[2], int size);

當然,也可以將這個函數原型寫成下面這樣的形式:

int sum(int data[3][2], int size);

還有一種格式,這種格式與上述原型的含義完全相同,但可讀性更強。在聲明一個接收二維數組為參數的函數時,只要提供第二個即可:

int sum(int data[][2], int size);

其中,data[]表達式是數組指針的一種隱式聲明,(*pData)表達式則是指針的一種顯式聲明。雖然data是“由2個int值組成的數組(元素個數未知)”,但它同樣可以被解釋為“指向int [2]的指針”。即:

int sum(int (*pData)[2], int size);

由于下標是數組類型的一部分,如果第2個方括號是空的,則數組類型就不完整了,因為編譯器也不知道如何補全它。因此類似這樣的聲明:

int sum(int data[3][], int size);

int sum(int data[][], int size);

是錯誤的。

sun()函數為何將行數(3)作為參數,而不是將列(2)作為參數呢?上述原型都指出,data是指針不是數組。由于data是由2個int值組成的數組,因此也就意味著在聲明時指定了列數,這就是為什么沒有將列數作為獨立的函數參數進行傳遞的原因。比如:

int data[80][3];

int total = sum(data, 20);

int total = sum(data+5, 10);

當然,也可以讓函數將二維數組看成一維數組,比如,如何找到二維數組中的最大元素。其函數原型(iMax.h文件)如下:

int iMax(int *pData, size_t numData)

如果將數組的地址data作為iMax()函數的第1個實參,數組data中的元素總數量row*col作為第2個實參:

largest = iMax(data, row*col);

則無法通過編譯,因為data的類型為int (*)[col],而iMax函數期望的實參類型是int *。正確的調用形式如下:

largest = iMax(data[0], row*col);

其中的data[0]指向第0行的元素0,經過編譯器轉換后,其類型為int *,實參與形參類型一致。當將data強制轉換為(int *)data時,同樣也可以求二維數組中元素的最大值,詳見程序清單 1.33。

程序清單1.33求二維數組中元素的最大值范例程序

1 #include

2 #include "iMax.h"

3

4 int main(int argc, char *argv[])

5 {

6 int data[][2] = {{1, 2}, {3, 4}, {5, 6}};

7 int n = sizeof(data) / sizeof(data[0][0]);

8 printf("%d\n", iMax((int *)data, n));

9 return 0;

10 }

由于data[0][0]是一個int值,因此&data[0][0]的類型為int *const。即可用以下方式指向data的第1個元素,增加指針的值使它指向下一個元素。即:

int *ptr = &data[0][0];

int *ptr = data[0];

如果將某人一年之中的工作時間,使用下面這個“數組的數組”表示:

int working_time[12][31];

在這里,如果開發一個根據一個月的工作時間計算工資的函數,可以象下面這樣將某月的工作時間傳遞給這個函數:

calc_salary(working_time[month]);

其相應的函數原型如下:

int calc_salary(int *working_time);

這種技巧只有通過“數組的數組”才能實現,而多維數組則顯得蒼白無力。

>>>2.二維數組的行

由于C語言是按行主序存儲二維數組的,即先存儲0行的元素,接著存儲1行的元素,依此類推。因此要訪問數組中的每一個元素,可以從data[0][0]開始,用一個for循環改變行,用另一個for循環改變列,詳見程序清單 1.34。

程序清單1.34求二維數組中元素的和范例程序

1 int sum(int (*pData)[2], int size)

2 {

3 int total = 0;

4

5 for(int row = 0; row < size; row++)?

6 for(int col = 0; col < 2; col++)

7 total += pData[row][col];

8 return total;

9 }

當使用指向數組的指針對data進行初始化時:

int (*pData)[2] = data;

它使pData指向data的第一行,當pData與一個整數相加時,該整數值首先根據2個整數值的長度進行調整,然后再執行加法,因此可以使用這個指針一行一行地在data中移動。

對于每個row值,內部的for循環將遍歷所有的col值。如果將二維數組當作一維數組來看,則上述的雙重循環可以改為單循環。比如,將二維數組的所有元素初始化為0:

for(int *ptr = &data[0][0]; ptr <= &data[row - 1][col - 1]; ptr++)?

*ptr = 0;

當循環開始時,ptr指向data[0][0],ptr++使ptr指向data[0][1]、data[0][2]……當ptr到達data[0][col-1](即第0行的最后一個元素)時,再次對ptr自增使它指向data[1][0],持續這一過程直到ptr越過data[row-1][col-1](數組中的最后一個元素)為止。

如何處理二維數組一行中的元素?如果需要一個指針逐個訪問數組的元素,而不是逐行在數組中移動,再次選擇使用指針變量ptr。為了訪問第i行的元素,需要初始化ptr使其指向數組data中第i行的元素0。即:

ptr = &data[i][0];

由于data[i]等價于*(data + i),因此&data[i][0]等同于&(*(data[i]+0)),即等價于&*data[i]。又由于&與*運算符可以抵消,因此等同于data[i],即可將“ptr = &data[i][0];”簡寫為:

ptr = data[i];

下面的循環是對數組data的第i行清0,其中用到了這一簡化。即:

int data[row][col];

for(ptr = data[i]; ptr < data[i] + col; ptr++)?

*pData = 0;

因為data[i]是指向數組data第i行的指針,所以將data[i]傳遞給需要用一維數組作為實參的函數,即使用一維數組的函數也可以使用二維數組中的一行。顯然找到一維數組中最大元素的iMax函數,同樣也可以用于確定二維數組data中第i行的最大元素:

largest = iMax(data[i], col);

>>>3.二維數組的列

由于數組是按行而不是按列存儲的,因此處理二維數組的一列中的元素相對來說就復雜一些。下面的循環是對數組data第i列清0:

int data[row][col], (*pData)[col], i;

for(pData = &data[0]; pData < &data[row]; pData++)

(*pData)[i] = 0;

在這里,將pData聲明為指向長度為col的整型數組的指針,pData++將pData移到下一行的開始位置。在表達式(*pData)[i]中,*pData代表data的一整行,因此(*pData)[i]選中了該行第i列的那個元素。注意,*pData必須使用括號,否則編譯器會認為pData是指針數組,而不是指向數組的指針。

由此可見,只要抓住“變量的三要素(即變量的類型、變量的值和變量的地址)”并貫穿始終,則一切問題將迎刃而解。


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原文標題:周立功:如何將二維數組作為函數參數傳遞

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