用于在 C 中模拟访问二维数组的宏

Question

OpenCL 仅提供对使用 C99 规范的一维数组的访问。然而，我的问题是二维的，我在主机端使用二维数组

我不想通过计算索引来降低代码的可读性，而是想使用 C 宏来获取元素 A[i][j]。不幸的是，我在这方面做得很差，并且在 C 方面几乎没有经验。我想我对它是如何完成的有一个大致的了解，但如果有人可以批评它，我将不胜感激。

应该是这样的：

#define 2d_access(u, y, x) (u[y][x])

其中 u 是矩阵，y 是行，x 是列，宏将返回 值u[y][x]

矩阵是静态分配的，因此宏将具有 WIDTH 组件。

#define 2d_access(u, y, x) (u[y * WIDTH] + x])

Answer 1

由于到目前为止所有答案都依赖于恒定宽度，因此这里是任意宽度列的（重量级）解决方案：

#define matrix_type(t) struct { size_t width; t array[]; }

#define matrix_alloc(t, w, h) malloc(offsetof(matrix_type(t), array[(w) * (h)]))

#define matrix_init(m, t, w, h) \
  matrix_type(t) *m = matrix_alloc(t, w, h); \
  if(!m) matrix_alloc_error(); else m->width = (w);

#define matrix_index(m, w, h) m->array[m->width * (w) + (h)]

// redefine if you want to handle malloc errors
#define matrix_alloc_error()

只需使用free 释放数组即可。

当然，您也可以添加高度字段并进行边界检查等。您甚至可以将这些编写为实际函数，或使用宏来自动声明 struct 类型，这样您就不必对所有内容都使用匿名的 struct 类型。如果您需要在堆栈上使用它，您可以使用alloca，但代价是可移植性。

如果您有一个恒定的矩阵大小，您可以使用一些转换技巧来实现“原生”​​2D 索引（通过[] 运算符）：

#define CAT_(x, y) x##y
#define CAT(x, y) CAT_(x, y)

#define MANGLE(x) CAT(x, _hidden_do_not_use_0xdeadbeef_)

#define matrix_init(m, t, w, h) \
  t MANGLE(m)[(w) * (h)]; \
  t (*m)[(w)] = (void *)MANGLE(m);

// because of the funky typing, `m[0][1]` does what you'd expect it to.

请注意，与其他解决方案不同，这会创建第二个变量，这可能不是很干净，但我认为我使用了一种非常清晰的修饰方法，因此在实践中不会妨碍它。

Answer 2

更简洁的方法是为您正在使用的每个数组定义一个宏，这样您就可以使它看起来与二维数组访问完全一样。因此，给定数组A，您将定义：

#define A(r, c) (A[(r)*WIDTH + (c)])

注意替换值周围的括号。这可以处理替换是表达式的情况，例如A(i + 1, j)。如果没有括号，这将扩展为 A[i + 1*WIDTH + j]，这不是您想要的：

A[i + 1*WIDTH + j] = A[WIDTH + i + j] != A[(i + 1)*WIDTH + j]

为了避免第二个参数出现同样的问题，在替换文本中都用括号括起来。

Answer 3

没有批评，你已经给出了解决方案：

#define access_2d(u, y, x) (u[(y) * WIDTH + (x)])

好吧，也许我的想法不同，但我会把它定义为

// x before y
#define access_2d(u, x, y) (u[(y) * WIDTH + (x)])

不过，这并不是更好，只是一种偏好。