如何使用 function 返回 C 中的二维数组？

Question

我在 C 中有两个二维数组。 我们称它们为 a[row][col] 和 b[row][col]。 我在数组 a 中生成了随机值。 现在我想编写一个 function 来计算值，返回二维数组，并且 output 将分配给数组 b（这是一个生命的护航游戏）。

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

int row, col = 0;

//creates row boundary
int create_row_line()
{
    printf("\n");
    for (int i = 0; i < col; i++)
    {
        printf(" -----");
    }
    printf("\n");
}

//returns the count of alive neighbours
int count_alive_neighbours(int a[row][col], int r, int c)
{
    int i, j, count = 0;
    for (i = r - 1; i <= r + 1; i++)
    {
        for (j = c - 1; j <= c + 1; j++)
        {
            if ((i < 0 || j < 0) || (i >= row || j >= col) || (i == r && j == c))
            {
                continue;
            }
            if (a[i][j] == 1)
            {
                count++;
            }
        }
    }
    return count;
}

int print_state(int x[row][col]){
    create_row_line();
    for (int i = 0; i < row; i++)
    {
        printf(":");
        for (int j = 0; j < col; j++)
        {
            printf("  %d  :", x[i][j]);
        }
        create_row_line();
    }
}

int count_values(int x[row][col]){
    int y[row][col];
    for (int i = 0; i < row; i++)
    {
        for (int j = 0; j < col; j++)
        {
            int neighbours_alive = count_alive_neighbours(x, i, j);
            // printf("%d" ,neighbours_alive);
            if ((x[i][j] == 0) && (neighbours_alive == 3))
            {
                y[i][j] = 1;
            }
            else if ((x[i][j] == 1) && (neighbours_alive == 3 || neighbours_alive == 2))
            {
                y[i][j] = 1;
            }
            else
            {
                y[i][j] = 0;
            }
        }
    }
    return y;
}

int main()
{
    //change row and column value to set the canvas size
    printf("Enter number of rows: ");
    scanf("%d", &row);
    printf("Enter number of cols: ");
    scanf("%d", &col);

    int a[row][col], b[row][col];
    int i, j, neighbours_alive;

    // generate matrix
    for (i = 0; i < row; i++)
    {
        for (j = 0; j < col; j++)
        {
            a[i][j] = rand() % 2;
        }
    }

    // print initial state
    printf("Initial state:");
    print_state(a);

    char quit;
    do {
        printf("Press enter to print next generation. To quit, enter 'q'.");
        scanf("%c", &quit);
        int** b = count_values(a);
        print_state(b);
        int** a = b;
    } while(quit != 'q');

    return 0;
} 

但是有一个错误。 我是一个可怜的 C 程序员，不知道应该怎么做才能获得理想的效果。 在将 output 从 function 分配给数组 b 之后，我想分配 a=b 并从中进行循环以生成下一代。

所以问题是如何将 C 中的一个二维数组的值分配给另一个数组，以及如何从 function 返回二维数组并将结果分配给现有的二维数组。 感谢您的任何帮助

Answer 1

一种简单但不高效的方法是您可以定义一个结构来保存二维数组。 然后你可以简单地从 function 中返回 struct object 并相互分配。

typedef struct {
    int array[row][col];
} S2dArray;

S2dArray count_values(S2dArray x){
   S2dArray y;
   ....
   return y;
}

int main() {
    S2dArray a, b;
    ....
    b = count_values(a);
    print_state(b);
    a = b;
    ....
}

Answer 2

Arrays 是“不可修改的左值”，因此不能是赋值运算符的左参数。 要复制数组，只需使用memcpy() 。 例如：

int a[row][col], b[row][col];

memcpy(a, b, sizeof(int[row][col]));

---

返回一个数组是一个棘手的话题，尤其是在您使用可变长度 arrays 时。 它在线程中讨论。

您必须以void*或在 2D arrays 的情况下返回指向数组的指针，可以返回指向未定义大小的数组的不完整类型的指针int(*)[] 。

此外，必须动态分配数组以将其生命周期延长到分配 function 结束之后。 记住在不再使用时释放 memory。

void* count_values(int x[row][col]){
    int (*y)[col] = malloc(sizeof(int[row][col]));
    ...
    return y;
}

int main() {
  ...
  int (*b)[col] = count_values(a);
  ...
  free(b);
}

Answer 3

您提到的错误应该包括一些非致命的运行时错误，因为函数被定义为返回一个值，但没有返回语句......

int create_row_line()
{
    printf("\n");
    for (int i = 0; i < col; i++)
    {
        printf(" -----");
    }
    printf("\n");
    
    return 0;//added
}  

要么使 function 原型void create_row_line() ，要么在底部添加一个return语句。

“如何使用函数返回 C 中的二维数组”

一种方法是使用 VLA 排列将VLA数组作为参数传递。 这将允许更改 function 中的值，然后返回更新后的数组。 下面是一个通用的例子来说明。

请注意数组本身之前的数组大小的 position：

void populate2D(int x, int y, int (*arr)[x][y]);

int main(void)
{
    int x=3, y=4;
    int arr[x][y];
    memset(arr, 0, sizeof arr);//initialize array
    populate2D(x, y, &arr);//passing array sizes, and pointer to array
    
    return 0;
}

void populate2D(int x, int y, int (*arr)[x][y])
{
    for(int i=0;i<x;i++)
    {
        for(int j = 0;j<y;j++)
        {
            (*arr)[i][j] = i*j;
        }
    }
}

Answer 4

Arrays 对象不能分配给、从函数返回或作为 function 调用的参数传递。 在后一种情况下，function 调用参数被转换为指向第一个元素的指针，并且声明为 T 类型数组的 function 参数被“调整”为指向 T 类型的指针（因此void foo(int a[6])是调整为void foo(int *a) ，例如）。

由于main已经有两个 arrays a和b您可以将它们都传递给count_values ，更改count_values以接受两个 arrays ，如下所示：

void count_values(const int x[row][col], int y[row][col])
{
    for (int i = 0; i < row; i++)
    {
        for (int j = 0; j < col; j++)
        {
            /* put next generation in y[i][j] here */
        }
    }
}

并从main中调用它，如下所示：

        count_values(a, b);
        print_state(b);
        memcpy(b, a, sizeof(a));

（注意： memcpy由#include <string.h>声明。）

而不是每次都将a复制到b ，您可以拥有一个 3-D 数组int a[2][row][col]; 并为每一代翻转a[0]和a[1]的用法：

    int flip = 0;
    int a[2][row][col];
    int i, j, neighbours_alive;

    // generate matrix
    for (i = 0; i < row; i++)
    {
        for (j = 0; j < col; j++)
        {
            a[flip][i][j] = rand() % 2;
        }
    }

    // print initial state
    printf("Initial state:");
    print_state(a[flip]);

    char quit;
    do {
        printf("Press enter to print next generation. To quit, enter 'q'.");
        scanf("%c", &quit);
        // a[flip] contains the current generation,
        // a[1-flip] will contain the next generation.
        b = count_values(a[flip], a[1-flip]);
        // flip the usage of a[0] and a[1]
        flip = 1 - flip;
        // a[1-flip] now contains the previous generation
        // a[flip] now contains the new current generation
        print_state(a[flip]);
    } while(quit != 'q');

---

一个可能的改进是将行数和列数传递为 function arguments 而不是使用全局变量：

void create_row_line(int col)
{
    /* print stuff */
}

int count_alive_neighbours(int row, int col, const int a[row][col], int r, int c)
{
    int count = 0;
    /* count neighbours */
    return count;
}

void print_state(int row, int col, const int x[row][col])
{
    /* print state */
}

void count_values(int row, int col, const int x[row][col], int y[row][col])
{
    /* put next generation in y */
}

对应的 function 调用：

    create_row_line(col);

    int neighbours_alive = count_alive_neighbours(row, col, x, i, j);

    print_state(row, col, a[flip]);

    count_values(row, col, a[flip], a[1-flip]);