Re: [問題] 關於二維陣列的pass by ref

[EdisonX (閉上眼的魚)]

※ 引述《Arim (Arim5566)》之銘言：
: 各位版友好
: 在傳遞二維陣列給foo的時候：
: void foo(char str[][11]){
: }
: int main(){
: char str[11][11];
: foo(str)
: }
: 請問為什麼在foo的參數列上面
: 要用str[][11]
: 為什麼不需要指定第一個[]的upper bound 而只要去指定第二個[]的upper bound(也就是
: 指定[11])
: 謝謝各位版友的指教

提外話，這問題和 pass by reference 沒有關係。

void foo(char str[][11]){
}

這段碼最後會被 compiler 翻譯成

void foo(char (*str)[11]) {
}

str 本質上是一個指標，所以在這裡 str 取得的還是一個 address 而已，
並不是整個 array. 所有的 str[i][j] 運算都是基於這個 address 做偏移處理。

一些基本假設先確立

(1) 陣列分配必為連續且線性 < 連續是必然，線性就不確定 >
(2) CHAR_BITS = 8      < 說明方便假設, depends on compiler / machine >
(3) 陣列管理為 Major in Row < C 語言是 如此沒錯, Fortran 是 Major in Column >
(4) sizeof( void *) = 4 < 說明方便假設, depends on compiler / machine >
(5) sizeof(int) = 4
(6) 橫排為列，直排為行  < 統一用語，避免困惑 >

------------------------------

首先了解 int arr[2][3] 在記憶體配置連續的，可能這樣。

    Variable   Address
   arr[0][0]  0x80000000
   arr[0][1]  0x80000004
   arr[0][2]  0x80000008

   arr[1][0]  0x8000000c
   arr[1][1]  0x80000010
   arr[1][2]  0x80000014

首先 str[0][0] 這是此陣列第一個元素，也是開頭位址，
這個位址我稱 base address of array ，陣列之基底位址，
< 恕我在高階程式語言的書籍裡，找不到合適的稱呼，引用其他書籍的稱呼 >
代表整個 arr 之位置，也常以 str[0][0] 此位址示之，只差在型態有所不同，
但代表的數值都是 0x80000000 。

對 int arr[2][3] 而言，在底層下當要定址到 arr[1][2] 時，它的做法是
<      arr[H][W]                          arr[R][C]               >
<      H 列 W 行                       第 R 列, 第 C 行           >   

(1) 先去找 arr 之基底位址在哪 : 0x80000000
(2) 先定位到 arr[R][0]， 由於一列有 W 個元素，所以 R 列有 R*W 個元素
    現在是 int arr[2][3]，W=3 , 所以先定位到 arr[1][0] 時，得到位置是

                        (W)
arr[1][0] = 0x80000000 + 3 * 1 * sizeof(int) = 0x80000000 + 3*4 = 0x8000000c

(3) 再從剛剛的 arr[R][0]，偏移 C ，得到 arr[R][C]。
arr[1][2] = 0x8000000c + 2 * sizeof(int) = 0x8000000c + 8 = 0x80000014

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實際上 2,3 步驟是合併的，只是說明方便才拆開來。
從上面整個計算裡，可以得到一個結論 :

int Base[H][W]; // 宣告
Base[i][j] = 0; // *(Base + i*W + j) = 0;

有看到了嗎？計算上從頭到尾沒有用到 H, 只有用到 W；
再換三維的看看。

int Base[X][Y][Z]; // 宣告
Base[i][j][k] = 0; // *(Base + i*Y*Z + j*Z + k) = 0;

一樣的，三維在計算上只用到 Y, Z , 而沒用到 X。
對所有多維 array 之定址而言，這種公式是可遞推出來的，
有興趣也可想想在 4, 5 維的時候該怎麼遞推。
但無論如何遞推，只有最高維度之常數用不到，其他的都用得到。

這也是為何書上告知多維陣列初始化時，只有最高維度可不指定，
因為這裡 compiler 會幫忙算。
扣除掉最高維度之常數，其他維度之常數在計算上都用得到，
所以必須指定。

--------

敘述可能有點亂，但原理就是如此，不清楚的話可再稍畫一下圖
( 就簡單的面積計算而已 ) ，應可清楚很多。

一點意見，希望可解決疑惑。
另有誤請不吝指正，感激不盡。

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 「自從我學了 C#   , 人都變聰明 , 考試都考一百分」
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※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc) 
◆ From: 180.177.76.161
推 gg1122:佛心呀~~~
→ legnaleurc:簡單講, 函式參數只要宣告成一維陣列, 都和指標同義
→ legnaleurc:f1(int[4]) == f2(int[5]) == f3(int[]) == f4(int*)
→ legnaleurc:二維以上陣列不能省略維度是因為它要知道指標指向元素
→ legnaleurc:的大小
→ legnaleurc:所以 f5(int[][4]) != f6(int**)
推 diabloevagto:直接記得array就是指標就好...
→ diabloevagto:基本上也可以只傳指標然後用operator[]使用
→ diabloevagto:話說，請問在stack的記憶體一定是連續？
→ diabloevagto:那如果我new出來的呢？會是連續嗎？
→ legnaleurc:arrays are not pointers ...
推 purpose:連不連續，編譯器爽就好
→ EdisonX:有很多「一定」我不敢掛保證,只能說大多是這樣 <真糟 orz>
→ diabloevagto:array不是指標（？！ 話說原來我一直搞錯...
→ diabloevagto:我一直覺得array使用上是不用new的指標＝.＝
→ EdisonX:Expert C Programming,CH4 可詳參,標題指出 陣列!=指標。
→ diabloevagto:感謝！
→ maerdimer:陣列和指標 可以參考這篇 #1ERylPtG (C_and_CPP)
→ maerdimer:我看過有網頁寫 "陣列本身就是一種指標"   嗯....
推 thinklu:很仔細~推!!
推 acess23:下面那段學c++到底怎麼了??
推 zebraseven:我真的看不懂 purpose 在這兩篇是在回什麼東西