如何返回二维数组？

Question

我正在寻找一种创建二维数组并返回它的有效方法，通常我创建一个指针数组，为每个指针分配内存，然后返回一个 **ptr。 我一直在寻找另一种方法来做到这一点，因为那时我必须释放分配的每一个内存。

我在网上读到你可以像这样分配一个二维数组： int (*arr)[n] = malloc( sizeof *arr * i ); 其中 ptr 是一个指针，指向arr[n]的地址。

当我尝试从以下函数返回 arr 时： int *array_of_smallest(int count);
我得到： warning: assignment to 'int *' from incompatible pointer type 'int (*)[n]' [-Wincompatible-pointer-types]

如果我初始化另一个指针并将其指向数组，然后返回它，我只返回一个一维数组。

我想我正在混合不同的概念并使自己感到困惑。

使用指针数组我没有问题，但我想要一种更简单的方法来创建二维数组，也更容易释放，但我无法从我的函数中返回该数组。

Answer 1

您声明了变量修改类型 int ( * )[n] 的指针。

int (*arr)[n] = malloc( sizeof *arr * i );

也就是说，声明器中使用的变量n不是整数常量表达式。

在这种情况下，函数应该具有返回类型void * 。 它可以声明为

void * array_of_smallest(int count)
{
    int (*arr)[n] = malloc( sizeof *arr * i );
    //...
    return arr;
} 

在来电者中，您将写

int ( *arr )[n] = array_of_smallest( count );

在此声明中， n的值必须与函数中使用的值相同。

如果使用整数常量表达式，例如

int (*arr)[2] = malloc( sizeof *arr * 2 );

那么函数声明将如下所示

int ( * array_of_smallest(int count) )[2];

或者您可以在函数声明之前引入 typedef 名称，例如

typedef int Array[2];

在这种情况下，函数看起来像

Array * array_of_smallest(int count);

Answer 2

返回数组的根本问题是不可能在文件范围内声明可变修改类型（如指向 VLA 的指针）。

问题的原因可以解释如下。 您的代码行为或多或少是这样的：

typedef int T[n];

T* array_of_smallest(int count) { ... }

不幸的是，由于两个原因，定义这样的类型T是不可能的：

• n通常在文件范围内不可见，除非它是全局变量
• n的评估需要在文件范围内执行代码，这是被禁止的

解决方法

1. 如其他答案中所述返回void* 。

2. 以“按引用”样式传递指向 VLA 的指针，作为指向数组的指针

void array_of_smallest(int count, int (**p)[n]) {
 ...
 *p = arr;
}

3. 返回指向int[]的不完整数组类型的指针。 不可能返回不完整类型，但可以返回指向不完整类型的指针：

int (*array_of_smallest(int count))[] { ... }

或借助typeof扩展（C23 中的功能）更简洁

typeof(int[]) *array_of_smallest(int count) { ... }

并在void*情况下使用它：

int ( *arr )[n] = array_of_smallest( count );

此解决方案提供元素类型的类型检查，但它仅适用于二维数组。

4. 将指针包装成一个结构并使用宏在客户端重建其类型：

typedef struct {
  int rows, cols;
  void* data;
} Arr2D;

Arr2D array_of_smallest(int count) {
  ...
  return (Arr2D) { .rows = i, .cols = n, .data = arr };
}

#define ARR2D_DEF_VIEW(view, arr2d) int (*view)[(arr2d).cols] = (arr2d).data

... usage ...

Arr2D arr = array_of_smallest(42);
ARR2D_DEF_VIEW(view, arr);

... do stuff with view[i][j]
}

或者，使用typeof扩展来推断 VLA 视图的类型，而不是在宏中声明它：

#define ARR2D_VIEW_TYPE(arr2d) typeof(int(*)[(arr2d).cols])

...

Arr2D arr = array_of_smallest(42);
ARR2D_VIEW_TYPE(arr) view = arr.data;