Является ли это аналогичной функцией в С++ 11, как в C11 для двумерной матрицы?

Я заметил, что в gcc C11 вы можете передать любую матрицу функции fn(int row, int col, int array[row][col]). Как перевести мою приведенную ниже ссылку (в ссылку на другую команду stackoverflow) в C11 на программу в С++ 11?

C - выделение матрицы в функции

Как вы можете видеть, я могу перейти к функциям статических и динамических распределенных массивов в C11. Возможно ли это в С++ 11?

Я сделал примерную программу, основанную на разных ответах stackoverflow, но все функции работают для array1, и ни одна из них не работает для array2, где double array1[ROW][COL] = { { } } и auto array2 = new double[ROW][COL]()?

Как сделать функцию для обоих массивов, как это сделано в C11 fn(int row, int col, int array[row][col])?

#include <iostream>
#include <utility>
#include <type_traits>
#include <typeinfo>
#include <cxxabi.h>
using namespace std;

const int ROW=2;
const int COL=2;

template <size_t row, size_t col>
void process_2d_array_template(double (&array)[row][col])
{
    cout << __func__ << endl;
    for (size_t i = 0; i < row; ++i)
    {
        cout << i << ": ";
        for (size_t j = 0; j < col; ++j)
            cout << array[i][j] << '\t';
        cout << endl;
    }
}

void process_2d_array_pointer(double (*array)[ROW][COL])
{
    cout << __func__ << endl;
    for (size_t i = 0; i < ROW; ++i)
    {
        cout << i << ": ";
        for (size_t j = 0; j < COL; ++j)
            cout << (*array)[i][j] << '\t';
        cout << endl;
    }
}

// int array[][10] is just fancy notation for the same thing
void process_2d_array(double (*array)[COL], size_t row)
{
    cout << __func__ << endl;
    for (size_t i = 0; i < row; ++i)
    {
        cout << i << ": ";
        for (size_t j = 0; j < COL; ++j)
            cout << array[i][j] << '\t';
        cout << endl;
    }
}

// int *array[10] is just fancy notation for the same thing
void process_pointer_2_pointer(double **array, size_t row, size_t col)
{
    cout << __func__ << endl;
    for (size_t i = 0; i < row; ++i)
    {
        cout << i << ": ";
        for (size_t j = 0; j < col; ++j)
            cout << array[i][j] << '\t';
        cout << endl;
    }
}

int main()
{
    double array1[ROW][COL] = { { } };
    process_2d_array_template(array1);
    process_2d_array_pointer(&array1);    // <-- notice the unusual usage of addressof (&) operator on an array
    process_2d_array(array1, ROW);
    // works since a first dimension decays into a pointer thereby becoming int (*)[COL]

    double *b[ROW];  // surrogate
    for (size_t i = 0; i < ROW; ++i)
    {
        b[i] = array1[i];
    }
    process_pointer_2_pointer(b, ROW, COL);


    // allocate (with initialization by parentheses () )
    auto array2 = new double[ROW][COL]();

    // pollute the memory
    array2[0][0] = 2;
    array2[1][0] = 3;
    array2[0][1] = 4;
    array2[1][1] = 5;

    // show the memory is initialized
    for(int r = 0; r < ROW; r++)
    {
        for(int c = 0; c < COL; c++)
            cout << array2[r][c] << " ";
        cout << endl;
    }

    //process_2d_array_pointer(array2);
    //process_pointer_2_pointer(array2,2,2);

    int info;
    cout << abi::__cxa_demangle(typeid(array1).name(),0,0,&info) << endl;
    cout << abi::__cxa_demangle(typeid(array2).name(),0,0,&info) << endl;

    return 0;
}

Ответ 1

Функция, которую вы используете на C11, была представлена ​​на C99 и была специально разработана для обеспечения эффективной и удобной обработки многомерных массивов.

В то время как С++ разделяет основной синтаксис с C, когда речь заходит о (многомерных) массивах, типы массивов значительно менее мощны в С++: в С++ размерность типов массива требуется для компиляции временных констант. Вот несколько примеров:

void foo(int a, int b) {
    int foo[2][3];     //legal C++, 2 and 3 are constant
    int bar[a][3];     //Not C++, proposed for C++17: first dimension of an array may be variable
    int baz[a][b];     //Not C++, legal in C99

    int (*fooPtr)[2][3];    //legal C++
    int (*barPtr)[a][3];    //Not C++, legal in C99
    int (*bazPtr)[a][b];    //Not C++, legal in C99

    typedef int (*fooType)[2][3];    //legal C++
    typedef int (*barType)[a][3];    //Not C++, legal in C99
    typedef int (*bazType)[a][b];    //Not C++, legal in C99

    int (*dynamicFoo)[3] = new int[2][3];    //legal C++
    int (*dynamicBar)[3] = new int[a][3];    //legal C++
    int (*dynamicBar)[b] = new int[a][b];    //Not C++
}

Как вы видите, почти все, что возможно в C с массивами с динамическим размером, невозможно в С++. Даже расширение VLA, предлагаемое для следующего стандарта С++, не очень помогает: оно ограничивается первым измерением массива.

В С++ вы должны использовать std::vector<> для достижения того, чего вы можете достичь с помощью массивов переменной длины C99. Со всеми вытекающими последствиями:

  • Данные в std::vector<std::vector<> > не являются последовательными в памяти. Ваши кэши могут не понравиться.

  • Нет гарантии с std::vector<std::vector<> >, что все линейные массивы имеют одинаковую длину. Это может быть полезно или боль, в зависимости от вашего варианта использования.

  • Если у вас есть итератор для элемента в std::vector<std::vector<> >, вы не можете его переместить в соответствующий элемент в следующей строке.

Ответ 2

С++ не имеет VLA. Это предлагается для С++ 17, но есть еще много работы, потому что это довольно большое изменение в системе типов, и использование C-style-массивов в любом случае все равно вытесняется на С++.

Как вы уже нашли, вы можете использовать шаблоны, когда размер известен во время компиляции. Если размер не известен во время компиляции, лучше всего использовать одномерный vector, завернутый в класс, для доступа к нему так, как вы хотите получить к нему доступ.

vector of vectors также возможен, конечно; который описывает неровный массив. Независимо от того, предпочитаете ли вы, что над одним большим блоком памяти зависит от разных факторов (сложность кодирования, скорость работы/соображения использования памяти и т.д.).