二维数组作为函数参数传递在实际中的应用

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第一章为程序设计基础，本文为1.7.3将二维数组作为函数参数。

>>>> 1.7.3 将二维数组作为函数参数

>>> 1. 函数原型

当将数组的数组作为函数参数时，数组名同样视为地址，因此相应的形参如同一维数组一样也是一个指针，比较困难的是如何正确地声明一个指针变量pData指向一个数组的数组data? 如果将pData声明为指向int类型是不够的，因为指向int类型的指针变量只能与data[0]的类型匹配。假设有以下代码：

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

int total = sum(data, 3);

那么sum()函数的原型是什么？

由于表达式中的数组名data可以被解释为指针，即data的类型为指向int [2]的指针类型int (*)[2]，因此必须将pData声明为与之匹配的类型，data才能作为实参传递给sum()。其函数原型如下：

int sum(int (*pDdata)[2], int size);  

当然，也可以将这个函数原型写成下面这样的形式：

int sum(int data[3][2], int size); 

还有一种格式，这种格式与上述原型的含义完全相同，但可读性更强。在声明一个接收二维数组为参数的函数时，只要提供第二个即可：

int sum(int data[][2], int size);

其中，data[]表达式是数组指针的一种隐式声明，(*pData)表达式则是指针的一种显式声明。虽然data是“由2个int值组成的数组（元素个数未知）”，但它同样可以被解释为“指向int [2]的指针”。即：

int sum(int (*pData)[2], int size); 

由于下标是数组类型的一部分，如果第2个方括号是空的，则数组类型就不完整了,因为编译器也不知道如何补全它。因此类似这样的声明：

int sum(int data[3][], int size); 

int sum(int data[][], int size); 

是错误的。

sun()函数为何将行数（3）作为参数，而不是将列（2）作为参数呢？上述原型都指出，data是指针不是数组。由于data是由2个int值组成的数组，因此也就意味着在声明时指定了列数，这就是为什么没有将列数作为独立的函数参数进行传递的原因。比如：

int data[80][3]; 

int total = sum(data, 20);

int total = sum(data+5, 10); 

当然，也可以让函数将二维数组看成一维数组，比如，如何找到二维数组中的最大元素。其函数原型（iMax.h文件）如下：

int iMax(int *pData, size_t numData) 

如果将数组的地址data作为iMax()函数的第1个实参，数组data中的元素总数量row*col作为第2个实参：

largest = iMax(data, row*col);

则无法通过编译，因为data的类型为int (*)[col]，而iMax函数期望的实参类型是int *。正确的调用形式如下：

largest = iMax(data[0], row*col); 

其中的data[0]指向第0行的元素0，经过编译器转换后，其类型为int *，实参与形参类型一致。当将data强制转换为(int *)data时，同样也可以求二维数组中元素的最大值，详见程序清单 1.33。

程序清单 1.33 求二维数组中元素的最大值范例程序

1     #include

2     #include "iMax.h"

3

4     int main(int argc, char *argv[]) 

5     { 

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

7            int n = sizeof(data) / sizeof(data[0][0]); 

8            printf("%d\n", iMax((int *)data, n)); 

9            return 0; 

10   }

由于data[0][0]是一个int值，因此&data[0][0]的类型为int *const。即可用以下方式指向data的第1个元素，增加指针的值使它指向下一个元素。即：

int *ptr = &data[0][0]; 

int *ptr = data[0];

如果将某人一年之中的工作时间，使用下面这个“数组的数组”表示：

int working_time[12][31]; 

在这里，如果开发一个根据一个月的工作时间计算工资的函数，可以象下面这样将某月的工作时间传递给这个函数：

calc_salary(working_time[month]);

其相应的函数原型如下：

int calc_salary(int *working_time);

这种技巧只有通过“数组的数组”才能实现，而多维数组则显得苍白无力。

>>> 2. 二维数组的行

由于C语言是按行主序存储二维数组的，即先存储0行的元素，接着存储1行的元素，依此类推。因此要访问数组中的每一个元素，可以从data[0][0]开始，用一个for循环改变行，用另一个for循环改变列，详见程序清单 1.34。

程序清单 1.34 求二维数组中元素的和范例程序

1     int sum(int (*pData)[2], int size)

2     {

3            int total = 0; 

4

5            for(int row = 0; row < size; row++) 

6                   for(int col = 0; col < 2; col++)

7                          total += pData[row][col];

8            return total; 

9     }

当使用指向数组的指针对data进行初始化时：

int (*pData)[2] = data; 

它使pData指向data的第一行，当pData与一个整数相加时，该整数值首先根据2个整数值的长度进行调整，然后再执行加法，因此可以使用这个指针一行一行地在data中移动。

对于每个row值，内部的for循环将遍历所有的col值。如果将二维数组当作一维数组来看，则上述的双重循环可以改为单循环。比如，将二维数组的所有元素初始化为0：

for(int *ptr = &data[0][0]; ptr <= &data[row - 1][col - 1]; ptr++) 

*ptr = 0;

当循环开始时，ptr指向data[0][0]，ptr++使ptr指向data[0][1]、data[0][2]……当ptr到达data[0][col-1](即第0行的最后一个元素)时，再次对ptr自增使它指向data[1][0]，持续这一过程直到ptr越过data[row-1][col-1]（数组中的最后一个元素）为止。

如何处理二维数组一行中的元素？如果需要一个指针逐个访问数组的元素，而不是逐行在数组中移动，再次选择使用指针变量ptr。为了访问第i行的元素，需要初始化ptr使其指向数组data中第i行的元素0。即：

ptr = &data[i][0];

由于data[i]等价于*(data + i)，因此&data[i][0]等同于&(*(data[i]+0))，即等价于&*data[i]。又由于&与*运算符可以抵消，因此等同于data[i]，即可将“ptr = &data[i][0];”简写为：

ptr = data[i]; 

下面的循环是对数组data的第i行清0，其中用到了这一简化。即：

int data[row][col]; 

for(ptr = data[i]; ptr < data[i] + col; ptr++) 

       *pData = 0; 

因为data[i]是指向数组data第i行的指针，所以将data[i]传递给需要用一维数组作为实参的函数，即使用一维数组的函数也可以使用二维数组中的一行。显然找到一维数组中最大元素的iMax函数，同样也可以用于确定二维数组data中第i行的最大元素：

largest = iMax(data[i], col); 

>>> 3. 二维数组的列

由于数组是按行而不是按列存储的，因此处理二维数组的一列中的元素相对来说就复杂一些。下面的循环是对数组data第i列清0：

int data[row][col], (*pData)[col], i; 

for(pData = &data[0]; pData < &data[row]; pData++)

       (*pData)[i] = 0;  

在这里，将pData声明为指向长度为col的整型数组的指针，pData++将pData移到下一行的开始位置。在表达式(*pData)[i]中，*pData代表data的一整行，因此(*pData)[i]选中了该行第i列的那个元素。注意，*pData必须使用括号，否则编译器会认为pData是指针数组，而不是指向数组的指针。      

由此可见，只要抓住“变量的三要素（即变量的类型、变量的值和变量的地址）”并贯穿始终，则一切问题将迎刃而解。