添加矩阵/返回数组

Question

我是 C 的初学者，我在编写一个需要两个矩阵的函数时遇到了一些问题，将它们相加并将结果作为第三个矩阵返回。根本问题是使函数返回一个数组。

我在网上找到了一些关于如何通过返回指向数组第一个元素的指针来返回数组的解决方案，但无法将其应用于我使用二维数组的情况。我知道如何在主函数中添加矩阵，但我需要将程序分解为几个函数。

这是我的代码

float matrix_add(float matrixA[MAX_SIZE][MAX_SIZE], float matrixB[MAX_SIZE][MAX_SIZE], int column, int line)
{
   float matrixRes[MAX_SIZE][MAX_SIZE];
    for (int i=0; i<column; i++)
    {
        for (int j=0; j<line; j++)
        {
            matrixRes[i][j]=matrixA[i][j]+matrixB[i][j];
        }
    }
    return matrixRes;
}

我尝试了我在网上找到的解决方案之一：

float *matrix_add(float matrixA[MAX_SIZE][MAX_SIZE], float matrixB[MAX_SIZE][MAX_SIZE], int column, int line)
{
   static float *matrixRes[MAX_SIZE][MAX_SIZE];
    for (int i=0; i<column; i++)
    {
        for (int j=0; j<line; j++)
        {
            *matrixRes[i][j]=matrixA[i][j]+matrixB[i][j];
        }
    }
    return matrixRes;

但是它有一些问题 - 我不明白它，并且该函数仍然不起作用 - 它返回错误结果并且编译器中有一个警告“从不兼容的指针类型返回”。 另外，我不确定如何调用它（也许这就是我找到的解决方案的问题？）。我想从数组中获取一些特定的值并像这样调用函数

matrix_add(matrixA, matrixB, column, line)[value][value]);

matrixA 和 B 是一些二维数组，column 和 line 是整数变量。这会返回一个错误（下标值既不是数组也不是指针也不是向量）

您能否指出正确的方向并告诉我如何使此功能发挥作用（并解释解决方案）？ MAX_SIZE 是预定义值（10），因为在这个分配中我应该使用静态内存分配（但如果你可以通过使用动态分配来帮助我，那很好） 主要功能是这样的

int main()
{
    int column_num[2], line_num[2];
    float matrixA[MAX_SIZE][MAX_SIZE], matrixB[MAX_SIZE][MAX_SIZE];
        scanf("%d", &column_num[0]);
        scanf("%d", &line_num[0]);
        matrix_load_val(matrixA, column_num[0], line_num[0]);
        scanf("%d", &column_num[1]);
        scanf("%d", &line_num[1]);
        matrix_load_val(matrixB, column_num[1], line_num[1]);


    }
    for (int i=0; i<column_num[0]; i++)
    {
        for(int j=0; j<line_num[0]; j++)
        {
            printf("%0.5g\n", matrix_add(matrixA, matrixB, i, j));
        }
    }

matrix_load_val 是一个程序，它向用户询问值并将它们放入一个结果矩阵中（它确实有效，经过测试）

Answer 1

您的尝试不会太远。您有一个可行的想法来声明一个 static 数组并“返回它”，但首先我们需要了解这意味着什么。

在 C 中，数组类型是奇怪的野兽。您不能像在其他语言中那样直接返回值数组。相反，您返回一个指针。我们将数组类型decays 称为指针。对于一维数组，这并不太可怕：

float *get_array(void) {
    static float my_array[2] = { 1, 2 };
    return my_array;
}

float *result = get_array();

对于多维数组，衰减为much trickier and uglier：

请注意，当应用数组到指针衰减时，多维数组将转换为指向其第一个元素的指针（例如，指向其第一行或第一个平面的指针）：数组到指针衰减是只申请一次。

要返回指向二维数组的指针，the syntax is：

float (*get_array(void))[2] {
    static float my_array[2][2] = { { 1, 2 }, { 3, 4 } };
    return my_array;
}

float (*result)[2] = get_array();

应用这个，我们可以调整您的代码以使其工作（为简洁起见省略了一些大括号）：

float (*matrix_add(float matrixA[MAX_SIZE][MAX_SIZE], float matrixB[MAX_SIZE][MAX_SIZE], int column, int line))[MAX_SIZE]
{
    static float matrixRes[MAX_SIZE][MAX_SIZE];
    for (int i = 0; i < column; ++i)
        for (int j = 0; j < line; ++j)
            matrixRes[i][j] = matrixA[i][j] + matrixB[i][j];
    return matrixRes;
}

然而，这种类型的事情更惯用的 C 模式是让调用者传入一个指向输出数组的指针。然后该函数填充此数组。这称为output parameter。这也消除了static 变量及其相关问题（例如线程安全和后续调用破坏了先前调用的结果）。

void matrix_add(
    const float matrixA[MAX_SIZE][MAX_SIZE], /* "input parameter" */
    const float matrixB[MAX_SIZE][MAX_SIZE], /* "input parameter" */
    float matrixRes[MAX_SIZE][MAX_SIZE], /* "output parameter" */
    int column,
    int line)
{
    for (int i = 0; i < column; ++i)
        for (int j = 0; j < line; ++j)
            matrixRes[i][j] = matrixA[i][j] + matrixB[i][j];
}

请注意，我们还设置了输入参数const，以反映函数不会修改这些数组的事实。这从函数的原型中可以清楚地看出哪些是输入参数，哪些是输出参数。

^{* 我还冒昧地重新格式化了一下，并将i++ 更改为++i，因为it's a good habit，尽管在这种特殊情况下没有区别。}

Answer 2

我建议您将另一个矩阵传递给可用于填充结果的函数：

void matrix_add(float matrixA[MAX_SIZE][MAX_SIZE], float matrixB[MAX_SIZE][MAX_SIZE], float matrixRes[MAX_SIZE][MAX_SIZE], int column, int line)
{
    for (int i=0; i<column; i++)
    {
        for (int j=0; j<line; j++)
        {
            matrixRes[i][j]=matrixA[i][j]+matrixB[i][j];
        }
    }
}

调用matrix_add后，matrixRes就会有结果。这是因为您将matrixRes 的地址传递给matrix_add，也就是说，matrixRes 不是matrix_add 的本地地址，就像column 和line 一样。