在C语言中对多维数组进行索引

Question

我熟悉可以像这样访问多维数组：arr[rows][cols]。当我将其想象为网格或坐标系并查找点时，这是有意义的。但是，我对下面的行感到困惑。我理解它正在获取指向某个结构体的指针，该结构体位于结构体数组中，但是我很难想象这可能代表什么坐标系中的位置......顺便说一下，它是一张位图，SOMETHING 是一个像素。

//what does this line mean   SOMETHING *o = original + row*cols + col;



for (row=0; row < rows; row++)
 for (col=0; col < cols; col++) {
  SOMETHING* o = original + row*cols + col;
  SOMETHING* n = (*new) + row*cols + (cols-1-col);
  *n = *o;
}

- user2499298

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那是一个糟糕的变量命名选择。 - ajay

Answer 1

想一想数组在内存中的布局方式。多维数组只是一个数组的数组，所以假设你有一个像SOMETHING[10][10]这样的数组。

内存布局将会是：

[0][0], [0][1], .. [0][9], [1][0], [1][1].. [9][9]

这实际上与分配 sizeof(SOMETHING)*100 完全相同。

代码 SOMETHING* o = original + row*cols + col; 是在说“创建一个类型为 SOMETHING 的对象的指针”。

指针地址应该是：

• original 的内存地址，

• 加上行数乘以列数，

这将把它放到一行的开头，

• 然后再加上特定的列数

就可以到达数组中对象的确切位置了。

- HighlyUnavailable

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请注意，为了使此代码正常工作，original 的类型需要是 SOMETHING *，而不是 SOMETHING 的二维数组。否则，指针算术运算会按行递增，而不是按 SOMETHING 元素递增，并返回一个数组（表示一行），而不是单个的 SOMETHING 元素。 - Dmitri

Answer 2

一个二维数组如下：

{{00,01,02,03},
 {10,11,12,13},
 {20,21,22,23},
 {30,31,32,33}}

将按顺序放置在内存中。就像这样：

 {00,01,02,03,10,11,12,13,20,21,22,23,30,31,32,33}

因此，当您使用 a[i][j] 访问数组时，您也可以使用 a + i *(ELEMENTS_IN_ROW) + j 访问该数组。

- Luke

Answer 3

有一个指针名为original，它可能位于原点([0][0])。您正在进行简单的算术运算以指向当前坐标。

假设它是一个5x5的数组，现在您在第3行第4列([2][3])

要从原点到达[2][3]，您必须移动：

• 第一行5个单位
• 第二行5个单位
• 第三行3个单位

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总共13个单位。

row*cols + col给出了2*5 + 3即13

因此，如果您从origin移动row*cols + col个单位，则可以到达当前位置。

- Arjun Sreedharan

Answer 4

行列坐标在与其他不同的东西混合时往往会导致一些混淆...例如典型的图像坐标系统，其中原点是左上角。

矩阵的坐标表示为（行，列）。这相当于图像坐标中的（y，x）：通过增加行数，向下移动；增加列数，向右移动。

在您的代码中，2D空间只是遵循C（行优先）和图像（按行）的典型约定。因此，您可以阅读：

SOMETHING* o = original + row*cols + col;

如下

SOMETHING* o = original + iy*width + ix;

请注意，这与在C中使用静态2D数组相同，因此以下两者是等效的：

original[NROWS][NCOLS];
...
SOMETHING *o = &original[row][col];

或者

SOMETHING original[HEIGHT][WIDTH];
...
SOMETHING *o = &original[iy][ix];

有一个非常重要的限制，即在这种情况下，维度必须在编译时知道。在您的情况下，您正在处理动态二维数组，这是C语言不支持的。

总之，如果SOMETHING是一个像素，让我猜一下...

struct SOMETHING {
  unsigned char r;
  unsigned char g;
  unsigned char b;
};

这意味着以其中任何一种方式寻址的元素只有3个字节长，并且它们是连续排列的。

- Sigi

Answer 5

事实上，你所想象的二维网格实际上是由连续的线性内存表示的。

因此，要访问索引为(r,c)的坐标，您需要从数组的基地址开始，然后通过将行索引(r)乘以每行中的列数来跳到第r行 - 再次强调，我们是在一个线性方向上移动。这将带您到第r行的第一列。从这里，您将指针递增c列，然后就到达了目的地。

因此，在您的代码中，我假设original是您的数组的起始位置。因此，该行代码：

original + row*cols + col

正在准确地执行我上面所描述的操作。

- Eugene S