Не уверен, в тот ли форум написал - не нашёл специализированного подфорума по программированию, есть этот и ещё в разделе по DSP.

Вопрос чисто по программированию на С/С++.

Задача. Есть энное количество массивов. Тип элемента массива в данном случае не важен (на практике он может быть любым - в частности, у меня это небольшая структура), поэтому в примере будет просто int. Длины массивов произвольные. Обработка данных из массивов возложена на функцию. Вариант на голом С.

вызов (пример):

Очевидный недостаток - нужно руками задавать правильный размер массива. При достаточно большом количестве массивов и вызовов, а также при интенсивном редактировании этого кода (особенно, когда обычным спутником такого редактирования является метод copy'n'paste), можно легко передать адрес одного массива, а размер другого, просто не уследив глазами за именами в аргументах. Хочется избавиться от этого недостатка. Очевидное решение в стиле С - использовать макроподстановку препроцессора:

Это в некотором смысле получше, но есть свои минусы: препроцессор игнорирует пространства имён - возможен конфликт имён, макросу лучше задавать такое имя, чтобы оно было поуникальнее (а значит, подлиннее, поуродливее, сильнее загромождающее код), но самое главное то, что препроцессор не производит контроль типов и если на вход подать не массив, а указатель, то результат работы функции будет ошибочным при полном отсутствии ругани со стороны компилятора.

В общем, основная проблема в низкоуровневом представлении массива на С, который при передаче в функцию даунгрейдится до указателя и внутри функции уже видится просто как адрес на объект своего типа. Хочется обойти этот недостаток - ведь в точке вызова-то у компилятора вся информация о массиве, переданном в качестве аргумента, есть.

Вопрос. Имеется ли тут хорошее решение на С или С++. И если имеется, то какое?

P.S. Забегая вперёд, скажу, от ответ знаю, но, во-первых, возможно есть и другие, получше, поинтереснее, во-вторых, сама по себе задачка, имхо, очень интересная и достойная того, чтобы поломать немножко над ней голову, тем более, что практическое решение явно полезно, а не просто академическая головоломка.

P.P.S Если кто-то знает решение с ходу, просьба не сообщать его сразу - дайте другим тоже потерзать задачку. Сообщите только, что знаете решение (это, возможно, лучше мотивирует других решателей).

Вроде бы знаю, на плюсах...

Для работы с массивом на С совсем необязательно знать его размер ...

Вот как! А как, например, обработать все элементы массива? Скажем, подсчитать сумму элементов (если это инты)?


Гуд, у тебя в асе спрошу.

Добавлено:

Сергей Борщ - зачёт!

Не пользовался (юзал только препроцессор), но в GCC - элементарно.

А как в GCC? Там какой-то свой язык С/С++?

Элементарно. Должен быть маркер последнего элемента массива. Как у "нуль-терминированных" строк. Если это массив указателей - нулевой указатель. Тогда перебор всех элементов массива идёт не циклом for, а циклом while.
С массивом произвольных интов сложнее, но на практике совсем произвольных данных не бывает , поэтому всегда по смыслу можно подобрать значение, годящееся на роль терминатора массива.

А почему for нельзя? У for есть какие-то ограничения не позволяющие его использовать?

Вы изобретаете нечто, как минимум, не универсальное.

На с++ есть, и это решение давно присутствует в бусте ессно

B GCC4.7 заявлена поддержка С++0х, в котором заявлена реализация циклов foreach

Но это по слухам.

Что ещё приходит в голову...
Завернуть массив в структуру, состоящую из собственно массива и константного поля длины.
Надеяться, что оптимизатор выкинет второе поле, подставив длину по месту.
Это если просто в си

Ответ лежит в личке.


Если сравнить с дефайном, то это хуже.

1. В нулевом элементе хранить размер массива.
2. Если используются сложные типы данных, то можно использовать связанный список, если не подразумевается извлечение произвольного элемента, или время извлечения элемента не критична.

Это вы придумываете условия задачи. Исходно массивы есть как есть, и тип элемента в них может быть произвольным. Никаких предположений о возможности изменения содержимого первого или терминальнго элементов делать нельзя. Да и не нужно тут это - применять рантаймные проверки там, где вся информация о размере есть у комилятора на этапе компиляции и доступна в точке вызова. Задача лишь в том, чтобы автоматом доставить эту информацию внутрь функции.


Вам зачёт!


Вижу, что решение многим известно, но пока не будем открывать, пусть для желающих останется некий challenge. В принципе, уже ясно, что в сети решение найти не проблема, но у нас тут спорт и от всех ожидается спортивное поведение.

Всё это - палиативные решения. Окажется массив двухмерным - опять возникнут проблемы пуще прежних.

Если решать проблему, то на корню. Создавать класс, в которую входит указатель на массив (который при необходимости аллокируется на нужную длину в конструкторе и деаллокируется в деструкторе), его габариты (их удобнее выразить в числе элементов, а не в общей байтовой длине). При желании можно указать еще тип элемента и т.п. Указатели или ссылки на такие классы компактно передаются в любые функции одним параметром, из которого функция сможет при необходимости узнать то, что ей нужно.

А в пределе можно встроить в этот класс частно используемые фукции, типа обнуления, инициализации константой, умножения на число, нахождение суммы, минимального и максимального элемента и т.д. А при должном уровне упорства определить операции над такими массивами на матричный манер - реализовать их умножение, разложение на множители, FFT и прочие преобразования, и очень много еще чего другого на собственный вкус.

Если не лезть на рожон (не определять функции вируальными), то компилятор будет компилировать только те функции класса, которые находят спрос в конкретной программе. Поэтому "излишества" не помешают, зато создадут удобную среду для работы.

Так какой правильный ответ?

Посмотрел, спасибо. Насколько понял, это несколько не то - эта штука чекает размер с целью контроля переполнения памяти. Но она никак не поможет узнать размер массива внутри функции, которая видит указатель. Ну, и весьма частное решение, даже если бы делало то, что надо.


Двумерных массивов в С/С++ не бывает.


Не нужно придумывать условия задачи. Они уже определены и вполне однозначны и просты. И решение есть, простое и эффективное.



Давайте ещё немножко подождём, до завтра, до середины дня, пусть хотя бы сутки будут на решение.

С макросами я бы делал как-то вот так.



Точнее я бы так не делал Обычно можно проще, но для этого надо видеть всю задачу, в такой постановке ничего не поделать.

Шутить изволите?





Хотя, я конечно понимаю, что суть двумерного массива всего лишь массив массивов

Я бы пользовался макроподстановкой, описанной в первом сообщении
Но, если не нравится так, можно заменить саму функцию

Еще бы темплейты задействовать

По идее, она возвращает размер, тип возврата - size_t. Вроде всё ОК. А дальше по Жванецкому: включаем - не работает. Странно.

Ничуть.


Именно. А массив массивов - это ни разу не двумерный массив. sizeof элемента массива всегда один и тот же по определению (т.к. массив - агрегатный объект, состоящий из элементов одного типа). Для настоящего (тру Ъ) двумерного массива нотация A[0] не имеет смысла, т.к. не индексирует элемент, а в С/С++ вполне имеет, но возвращает указатель на массив (точнее, указатель на указатель). Помнится, на фидоэхе su.с-сpp один очень квалифицированный человек весьма наглядно и на примерах показал ключевую разницу между этими вещами и к чему приводит неверная трактовка. Впрочем, соглашусь с тем, что сам по себе термин "двумерный массив" в C/C++ вполне имеет право быть, только нужно всегда иметь в виду контекст применения этого термина.


Это мысль в правильном направлении.


Она-то возвращает, но ей надо видеть определение объекта в точке вызова. Если это сделать при вызове функции - при передаче аргументов, то оно сработает, но ровно так же работает и sizeof(), с этим нет проблем. А вот внутри функции аргумент вырождается в указатель - что оно тут сможет извлечь?

Ну, во-первых, не указатель на указатель, а указатель на элемент. Непонятно только, чему это противоречит.

Хотите получить sizeof элемента - так и берите элемент - a[i][j].

sizeof(а[0]) тоже имеет вполне логичное значение, равное размеру строки в массиве.

Все четко и логично.

Будь это настоящим двумерным массивом, операция a + 1 давала бы адрес следующего элемента, а в нашем случае это будет адрес следующего массива. Разница существенная. Повторять всё обилие различий не хочется, тут подробнее.

Бред там написан.


Например, int A[10]; и последующее выражение A+1 указывает не на A[10], а на A[1], так почему там требуют другого поведения, соответствующему, кстати, указателю на двумерный массив?

Допустим, у нас есть настоящий честный двумерный массив А[10][20]. Что возвращает A + 1? И что возвращает это выражение в случае сишного массива?

Приведите пример языка с "настоящим честным двумерным массивом", в котором допустима операция A+1.

Еще раз, Ваше утверждение (и утверждение по ссылке, которую Вы дали) требует поведения при операции A+1 такого, какое в Си записывается следующим образом:



Несмотря на то, что в 99% случаев утверждают, что в Си массивы и указатели есть одно и тоже, на самом деле между ними есть четкая разница. Непонимание порождает путаницу.

Например, язык пакета Matlab. Или какой-нибудь другой высокоуровневый язык (тот же питон с библиотекой numpy). В низкоуровенвых языках, как С/C++, паскаль и подобных, представление соответствует уровню, т.е. является тоже низкоуровневым - непрерывная область памяти с элементами одного и того же типа. Максимум что они позволяют - массивы массивов.

Тем не менее концепция двумерного массива никуда не девается. В мире полно объектов, которые описываются именно двумерным массивом, а не массивом массивов. Попытка адресоваться по одной координате всегда приводит к декомпозиции исходного типа и он перестаёт существовать. Например, есть объект - точка на экране. Она характеризуется двумя координатами. И изображение на экране - это двумерный массив этих точек. Попытка обращаться только через одну координату автоматически переводит адресуемый элемент из точки в строку или столбец.

Нормальное представление двумерного массива вполне допускает обращение к его фрагментам - строкам, столбцам и просто прямоугольным фрагментам, и предоставляет для этого соответствующие средства (slice). Вы показывали, как ловко на С получить строку из "двумерного" массива. Покажите, как получить столбец? Или прямоугольный фрагмент?



Настоящий двумерный массив в принципе не поддерживает такую нотацию обращения - через разыменовывание.


Самая эта тема сутью задачи подчёркивает эту разницу.

Собственно, возвращаемся к точке начала спора. Спор о терминах. Понимание сути у всех есть. Двумерных массивов в С/C++ нет. Есть массивы массивов. Разница между ними есть. В ряде случаев массив массивов может использоваться в качестве двумерного массива с некоторыми ограничениями. Учитывая этот контекст, вполне допустимо употреблять термин "двумерный массив" для краткости (и лучше оговаривать сразу, что имеется в виду), но всегда помнить, что за этим стоит. На этом предлагают дискуссию закончить, дабы не тратить время и ходить по кругу.

Наверное, пришло время обнародовать решение, как вчера было обещано.

Решение на самом деле очень простое и эффективное. Выглядит так:


В общем случае это не тот размер, который возвращает sizeof(), а именно длина массива, но именно она-то и нужна. А размер получается тоже элементарно - N*sizeof(T). Всё на этапе компиляции.

Возможно, не всем понятно, как это работает, поэтому краткое пояснение. В С++ инстанцирование функции по шаблону может быть явным, когда задаются параметры шаблона, и неявным, когда компилятор сам исходя из контекста использования, может сгенерировать реализацию. Именно вот такое неявное инстанцирование тут и используется. При этом вся информация у компилятора есть - есть объект-массив, про который всё известно - и тип элементов, и длина массива. Далее, ключевой момент: аргументом функции заявлена ссылка на массив, состоящий из элементов типа T и длиной N. Теперь в точке вызова:


компилятор находит использование функции f(), ищет её реализацию, находит шаблон, анализирует контекст (а по контексту требуется именно массив - ссылка на него, а не указатель) и генерирует функцию f(int &а[4]). Всё, дело сделано. Поскольку параметры шаблона доступны внутри определения функции, то доступен и тип, и длина массива. Все действия производятся на этапе компиляции, т.е. получение длины массива достигается без единой инструкции, выполняемой на рантайме. Пример:



Результат (MSP430/IAR):

А чем это принципиально отличается от sizeof(a)/sizeof(a[0])?

А разве из первого поста не ясно, из чего вся задача возникла? Передайте в функцию массив, чтобы внутри неё был известен размер. Размер вторым аргументом не передавать. Перечитайте первый пост.

Опять не понял

Закорючка лишняя.
Либо если уж разыменовывать, то &arr[0]

А компиляторы C++ уже способны это оптимизировать? GCC похоже может либо сделать inline либо много реализаций одного и тоже же. А так чтобы функция одна а параметры разные? только через обертку?

Что тут не понятного? Вы слепили свою функцию, скормили ей массив, внутри функции массив уже не виден, а виден только указатель на него - и что, вы хотите, чтобы компилятор восстановил из указателя массив?

Заведите массив внутри вашей функции и передавайте его функции len(). Массив, а не указатель.

Именно тут и проявилась фича метода - невозможно по ошибке передать в функцию указатель - только массив. Такая ошибка гарантировано отлавливается на этапе компиляции.

Такая же особенность будет в простеньком
#define a_s(array) arr_sum(array, sizeof(array)/sizeof(array[0]))

Можете, пожалуйста, привести код, который решает проблему из первого сообщения?

Чем это принципиально отличается от sizeof и как мне внутри функции узнать размер переданого массива? (ведь в этом смысл вопроса был?)

Это для числа элементов. А для просто размера - пойдем в обход, чтобы выловить передачу не-массива


PS Задумался... в "чиста Си" от GCC уже столько костылей плюсовых... ужас - бери и делай закат Солнца.

В том-то и дело, что нет. Когда вы скормите указатель в тут шаблонную функцию, вы получите ругань компилятора. А в случае макроса код будет молча скомпилирован, но размер будет получен неверный - не длина массива, а sizeof() указателя. В этом и состоит подлость, что закрадывается ошибка, которую компилятор отловить не в силах. Шаблонная функция лишена этого недостатка.


Вы разницу между f(A) и f(A, sizeof(A)/sizeof(A[0]) видите? Перечитайте, пожалуйста, самый первый пост внимательно, там подробно описано, чем не устраивает второй вариант и чего хочется добиться. Для конкретности, представьте, что задача состоит не в определении длины массива, а в подсчёте суммы его элементов, функция должна вернуть эту сумму.

Медлено начинаю понимать...



При выключенной оптимизации, получается 2 экземпляра функции sum(), для каждого из параметров. Конечно, это все хорошо если функции простые, и компилятор может их оптимизировать, а если нет?

Вы не совсем поняли идею. Идея именно в том, что это аналог sizeof(), но за программиста этот sizeof() автоматически подставляет компилятор.
То есть, вы вместо функции
пишете шаблон:
Здесь исключена возможность передать размер, не соответствующий массиву - это делает компилятор.
Однако при таком подходе возможно, что у вас для каждого размера массива будет сгенерирована своя функция.
Если вы этого не желаете, то можно совместить подходы:
Это практически полный аналог варианта с #define, но более безопасный с точки зрения контроля параметров.

Спасибо. Ситуация начинает проясняться.

Да, в таком контексте, действительно, интересный способ.

Вы правы. Передал в функцию a_s() указатель, получилась длина 1. И отсутствие элемента array[0] компилятор не беспокоит. Keil не выдает даже предупреждения.
Видимо, это должно подтверждать, что разница между массивами и указателями меньше, чем хотелось бы.
P.S. можно даже sizeof(array[1]) использовать, и все равно компилятор не ругается. Можно даже sizeof(array[1000000]).