在范围内定义的函数，但编译器抱怨它超出范围

Question

我尝试为两个 2x2 矩阵实现 strassens 算法，以创建递归矩阵乘法算法，但是实现无法编译，给我如下错误：

“strassen 没有在这个范围内声明” 和 “不合格的ID”

代码如下：

#include <iostream>
#include <cstdlib>

using namespace std;

int[][] strassen(int A[][2], int B[][2])
{
    int s1 = B[0][1] - B[1][1];
    int s2 = A[0][0] + A[0][1];
    int s3 = A[1][0] + A[1][1];
    int s4 = B[1][0] - B[0][0];
    int s5 = A[0][0] + A[1][1];
    int s6 = B[0][0] + B[1][1];
    int s7 = A[0][1] - A[1][1];
    int s8 = B[1][0] + B[1][1];
    int s9 = A[0][0] - A[1][0];
    int s10 = B[0][0] + B[0][1];

    int p1 = A[0][0] * s1;
    int p2 = s2 * B[1][1];
    int p3 = s3 * B[0][0];
    int p4 = A[1][1] * s4;
    int p5 = s5 * s6;
    int p6 = s7 * s8;
    int p7 = s9 * s10;

int C[2][2];

C[0][0] = p5 + p4 - p2 + p6;
C[0][1] = p1 + p2;
C[1][0] = p3 + p4;
C[1][1] = p5 + p1 - p3 - p7;

return C[][];
}

int main()
{
    int A[2][2] = {{1,3},{7,5}};
    int B[2][2] = {{6,8},{4,2}};
    int C[][2] = strassen(A,B);
    cout<<C[0][0]<<endl<<C[0][1]<<endl<<C[1][0]<<endl<<C[1][1]<<endl;
    return 0;
}

您能告诉我为什么会出现编译时错误吗？ 我还需要知道如何为二维数组分配malloc 空间，因为一旦函数退出返回垃圾值，我当前的C 实现就会超出范围。

Answer 1

正如许多 cmets 中提到的，您的解决方案是典型的C 风格，这可能会产生很多问题（尤其是当您是初学者时）。 C++ 为许多 C 可能变得复杂的情况提供了强大、节省内存和易于使用的解决方法。

不要误会我的意思：C 是一门很棒的语言，但是当您决定使用 C++ 时，请使用它！

对于您的情况，std::array 是完美的，因为您使用了明确定义大小的数组。它的工作原理如下：您使用std::array<type,size> 定义其内容的大小和类型。

以下代码使用std::array 实现您的尝试：

#include <iostream>
// #include <cstdlib> // use C libraries only when really needed
#include <array> 

using namespace std;

array<array<int,2>,2> strassen(array<array<int,2>,2> A, array<array<int,2>,2> B){
    int s1 = B[0][1] - B[1][1];
    int s2 = A[0][0] + A[0][1];
    int s3 = A[1][0] + A[1][1];
    int s4 = B[1][0] - B[0][0];
    int s5 = A[0][0] + A[1][1];
    int s6 = B[0][0] + B[1][1];
    int s7 = A[0][1] - A[1][1];
    int s8 = B[1][0] + B[1][1];
    int s9 = A[0][0] - A[1][0];
    int s10 = B[0][0] + B[0][1];

    int p1 = A[0][0] * s1;
    int p2 = s2 * B[1][1];
    int p3 = s3 * B[0][0];
    int p4 = A[1][1] * s4;
    int p5 = s5 * s6;
    int p6 = s7 * s8;
    int p7 = s9 * s10;

    array<array<int,2>,2> C;

    C[0][0] = p5 + p4 - p2 + p6;
    C[0][1] = p1 + p2;
    C[1][0] = p3 + p4;
    C[1][1] = p5 + p1 - p3 - p7;

    return C;
}

int main(){
    array<array<int,2>,2> A  {{{{1,3}},{{7,5}}}};
    array<array<int,2>,2> B  {{{{6,8}},{{4,2}}}};
    array<array<int,2>,2> C = strassen(A,B);
    cout<<C[0][0]<<endl<<C[0][1]<<endl<<C[1][0]<<endl<<C[1][1]<<endl;
}

正如您对 C 样式数组所做的那样，二维数组被实现为数组数组，因此 std::array<std::array<T,size>,size>>。

对于A 和B 的初始化中看起来奇怪的大括号数量，请参阅Why can't simple initialize (with braces) 2D std::array? [duplicate] 的最佳答案。

请注意，我在main() 中初始化数组的方式需要-std=c++11 编译器标志。用gcc -std=c++11 -o strassen strassen.c之类的东西编译

Answer 2

您的代码无法编译有几个原因： 因为函数 strassen 没有编译，所以你得到了函数超出范围的错误，并且它没有编译，因为你正在返回一个在函数内部声明的数组。

一个好的经验法则是永远不要返回数组，也不要将它们作为参数传递，而是使用引用，这样可以节省内存和时间。

Heres 是一种不使用动态内存的解决方案（虽然我认为这样做会更容易）

#include <iostream>

using namespace std;

void strassen(int (&A)[2][2], int (&B)[2][2], int (&C)[2][2])
{
    int s1 = B[0][1] - B[1][1];
    int s2 = A[0][0] + A[0][1];
    int s3 = A[1][0] + A[1][1];
    int s4 = B[1][0] - B[0][0];
    int s5 = A[0][0] + A[1][1];
    int s6 = B[0][0] + B[1][1];
    int s7 = A[0][1] - A[1][1];
    int s8 = B[1][0] + B[1][1];
    int s9 = A[0][0] - A[1][0];
    int s10 = B[0][0] + B[0][1];

    int p1 = A[0][0] * s1;
    int p2 = s2 * B[1][1];
    int p3 = s3 * B[0][0];
    int p4 = A[1][1] * s4;
    int p5 = s5 * s6;
    int p6 = s7 * s8;
    int p7 = s9 * s10;

    C[0][0] = p5 + p4 - p2 + p6;
    C[0][1] = p1 + p2;
    C[1][0] = p3 + p4;
    C[1][1] = p5 + p1 - p3 - p7;

}

int main()
{
    int A[2][2] = {{1,3},{7,5}};
    int B[2][2] = {{6,8},{4,2}};
    int C[2][2];

    strassen(A,B,C);

    cout<<C[0][0]<<endl<<C[0][1]<<endl<<C[1][0]<<endl<<C[1][1]<<endl;

    return 0;
}

请注意，您将 C 作为对函数的引用传递，因此您在函数内部对其所做的更改也会在函数外部影响它