用指针写矩阵运算的函数

Question

我想写一些做常见矩阵运算的函数。这可以通过2-dim数组或指针运算来实现。我更喜欢指针版本。现在有了指针，我可以这样写一个函数:

void matmult(double *a, double *b, double *c, int m, int n, int k); 

问题是，当我传递2-dim数组给函数时，我必须使用强制类型转换。是否有一个好的解决方案来避免这个问题?

不需要强制转换(当然)，但我想避免编译器警告。

更新:数组被定义为2-dim数组，调用函数看起来像这样:

// M, N, K are constants
double a[M][N];
double b[N][K];
double c[M][K];
matmult((double *)a, (double *)b, (double *)c, M, N, K);  

函数matmult是矩阵乘法(使用指针嵌套三个for循环)的直接实现

*(c + i*k + j) += *(a + i*n + p) * *(b + p*k + j);

我只是想摆脱演员。

Answer 1

static void matmult(double a[][N], double (*b)[K], double c[M][K], int m, int n, int k);

这个原型用于传递二维数组。请参阅这个C常见问题解答条目或数组到指针衰减和将多维数组传递给函数。c[M][K]中的M在C语言中是完全多余的，但是作为自我文档可能是有用的，(或者可能会使读者更加困惑)

然而，这不是很封装，我会犹豫用这个编程一个一般的矩阵算法。大小是矩阵本身的一个积分部分。我可能会使用C99的灵活数组成员来存储大小和数据在一起，只要它不是其他结构的一部分。

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <stdarg.h>
#include <limits.h>
struct matrix {
unsigned x, y;
double data[]; /* flexible array member */
};
/** Constructor; data is uninitialized. */
static struct matrix *matrix(const unsigned x, const unsigned y) {
if(!x || !y || x >= UINT_MAX / y) { errno = ERANGE; return 0; }
struct matrix *const m = malloc(offsetof(struct matrix, data)
+ sizeof *m->data * x * y);
if(!m) return 0;
m->x = x, m->y = y;
return m;
}
/** Constructor; IBM has a useful extension that allows stack construction. */
static struct matrix *matrix_init(const unsigned x, const unsigned y, ...) {
struct matrix *const m = matrix(x, y);
if(!m) return 0;
va_list argp;
va_start(argp, y);
for(unsigned i = 0, size = x * y; i < size; i++)
m->data[i] = va_arg(argp, double);
va_end(argp);
return m;
}
static void matrix_print(const struct matrix *const m) {
if(!m) { printf("nulln"); return; }
for(unsigned y = 0; y < m->y; y++) {
printf("[");
for(unsigned x = 0; x < m->x; x++)
printf("%s%4.f", x ? ", " : "", m->data[y * m->x + x]);
printf("]n");
}
}
static struct matrix *matmult(const struct matrix *a,
const struct matrix *b) {
if(!a || !b || a->y != b->x) { errno = EDOM; return 0; }
struct matrix *const c = matrix(b->x, a->y);
if(!c) return 0;
for(unsigned y = 0; y < a->y; y++)
for(unsigned x = 0; x < b->x; x++)
c->data[y * b->x + x] = 0.0;
/* implement:
*(c + i*k + j) += *(a + i*n + p) * *(b + p*k + j); */
return c;
}
int main(void) {
struct matrix *a = 0, *b = 0, *c = 0;
int success = EXIT_SUCCESS;
if(!(a = matrix_init(2, 2, 1.0, 2.0, 3.0, 4.0))
|| !(b = matrix_init(2, 2, 3.0, 20.0, 1.0, 0.0))) goto catch;
matrix_print(a), printf("*n"), matrix_print(b);
if(!(c = matmult(a, b))) goto catch;
printf("=n"), matrix_print(c);
goto finally;
catch:
success = EXIT_FAILURE;
perror("matrix");
finally:
free(a), free(b), free(c);
return success;
}

Answer 2

多亏了@Neil的提示，我终于解决了我的问题:

void matrixmult(double (*a)[], double (*b)[], double (*c)[], int m, int n, int k)
{
for (...)
for (..)
for (...)
*((double *)c + i*k + j) = ...
}

现在，可以在不强制转换的情况下调用该函数，并且我避免了C99 VLA特性的限制(必须首先传递维度)。