Как многомерные массивы отформатированы в памяти?

В C я знаю, что могу динамически выделять двумерный массив в куче, используя следующий код:

int** someNumbers = malloc(arrayRows*sizeof(int*));

for (i = 0; i < arrayRows; i++) {
    someNumbers[i] = malloc(arrayColumns*sizeof(int));
}

Ясно, что это фактически создает одномерный массив указателей на кучу отдельных одномерных массивов целых чисел, а "Система" может понять, что я имею в виду, когда я прошу:

someNumbers[4][2];

Но когда я статически объявляю 2D-массив, как в следующей строке...:

int someNumbers[ARRAY_ROWS][ARRAY_COLUMNS];

... создает ли подобную структуру в стеке, или это полностью другая форма? (т.е. является ли это 1D массивом указателей? Если нет, что это такое и как ссылки на него выясняются?)

Кроме того, когда я сказал "Система", что на самом деле отвечает за это? Ядро? Или компилятор C сортирует его при компиляции?

Ответ 1

Статический двухмерный массив выглядит как массив массивов - он просто выложен в памяти. Массивы - это не то же самое, что и указатели, но потому, что вы часто можете использовать их в значительной степени взаимозаменяемо, иногда это может запутать. Компилятор правильно отслеживает, что делает все хорошо. Вы должны быть осторожны со статическими 2D-массивами, как вы упомянули, поскольку, если вы попытаетесь передать один из функций с параметром int **, то будут происходить плохие вещи. Вот краткий пример:

int array1[3][2] = {{0, 1}, {2, 3}, {4, 5}};

В памяти выглядит так:

0 1 2 3 4 5

точно то же самое, что:

int array2[6] = { 0, 1, 2, 3, 4, 5 };

Но если вы попытаетесь передать array1 этой функции:

void function1(int **a);

вы получите предупреждение (и приложение не сможет получить доступ к массиву правильно):

warning: passing argument 1 of ‘function1’ from incompatible pointer type

Поскольку 2D-массив не совпадает с int **. Автоматическое затухание массива в указатель только так говорит "на один уровень глубины". Вам нужно объявить функцию как:

void function2(int a[][2]);

или

void function2(int a[3][2]);

Сделать все счастливым.

Эта же концепция распространяется на n-мерные массивы. Однако использование такого смешного бизнеса в вашем приложении, как правило, затрудняет его понимание. Поэтому будьте осторожны.

Ответ 2

Ответ основан на идее, что C не имеет 2D-массивов - он имеет массивы массивов. Когда вы объявляете это:

int someNumbers[4][2];

Вы запрашиваете someNumbers как массив из 4 элементов, где каждый элемент этого массива имеет тип int [2] (который сам является массивом из 2 int s).

Другая часть головоломки заключается в том, что массивы всегда выкладываются смежно в памяти. Если вы попросите:

sometype_t array[4];

то это всегда будет выглядеть так:

| sometype_t | sometype_t | sometype_t | sometype_t |

(4 sometype_t объекты, расположенные рядом друг с другом, без пробелов между ними). Поэтому в массиве массивов someNumbers это будет выглядеть так:

| int [2]    | int [2]    | int [2]    | int [2]    |

И каждый элемент int [2] сам представляет собой массив, который выглядит следующим образом:

| int        | int        |

Итак, вы получите следующее:

| int | int  | int | int  | int | int  | int | int  |

Ответ 3

unsigned char MultiArray[5][2]={{0,1},{2,3},{4,5},{6,7},{8,9}};

в памяти равно:

unsigned char SingleArray[10]={0,1,2,3,4,5,6,7,8,9};

Ответ 4

В ответ на ваш вопрос: оба, хотя компилятор делает большую часть тяжелой работы.

В случае статически распределенных массивов, "Система" будет компилятором. Он сохранит память, как это было бы для любой переменной стека.

В случае массива malloc'd "Система" будет исполнятелем malloc (обычно ядро). Весь компилятор будет выделять базовый указатель.

Компилятор всегда будет обрабатывать тип как то, что они объявлены, кроме как в примере, который Карл дал, где он может найти взаимозаменяемое использование. Вот почему, если вы передаете функцию [] [] в функцию, она должна предположить, что это статически распределенная квартира, где ** считается указателем на указатель.

Ответ 5

Чтобы получить доступ к определенному 2D-массиву, рассмотрите карту памяти для объявления массива, как показано ниже:

    0  1
a[0]0  1
a[1]2  3

Чтобы получить доступ к каждому элементу, достаточно просто передать тот массив, который вас интересует как параметры для функции. Затем используйте смещение для столбца для доступа к каждому элементу отдельно.

int a[2][2] ={{0,1},{2,3}};

void f1(int *ptr);

void f1(int *ptr)
{
    int a=0;
    int b=0;
    a=ptr[0];
    b=ptr[1];
    printf("%d\n",a);
    printf("%d\n",b);
}

int main()
{
   f1(a[0]);
   f1(a[1]);
    return 0;
}