5.7. Многомерные массивы

В Си имеется возможность задавать прямоугольные многомерные массивы, правда, на практике по сравнению с массивами указателей они используются значительно реже. В этом параграфе мы продемонстрируем некоторые их свойства.

Рассмотрим задачу перевода даты «день-месяц» в «день года» и обратно. Например, 1 марта — это 60-й день невисокосного или 61-й день високосного года. Определим для этих преобразований две функции: функция day_of_year будет преобразовывать месяц и день в день года, а month_day — день года в месяц и день. Поскольку последняя функция вычисляет два значения, ей в качестве аргументов будут передаваться два указателя для возврата результатов. Так вызов

  month_day(1988, 60, &m, &d)

присваивает переменной m значение 2, а d — 29 (29 февраля).

Нашим функциям нужна одна и та же информация, а именно таблица, содержащая число дней в каждом из месяцев. Так как для високосного и невисокосного годов эти таблицы будут различаться, проще иметь две отдельные строки в двумерном массиве,чем во время вычислений отслеживать особый случай с февралем. Массив и выполняющие преобразования функции имеют следующий вид:

  static char daytab[2][13] = {
      {0, 31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31},
      {0, 31, 29, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31}
  };

  /* day_of_year: определяет день года по месяцу и дню */
  int day_of_year(int year, int month, int day)
  {
      int i, leap;

      leap = year % 4 == 0 && year % 100 != 0 || year % 400 == 0;
      for (i = 1; i < month; i++)
          day += daytab[leap][i];
      return day;
  }

  /* month_day: определяет месяц и день по дню года */
  void month_day(int year, int yearday, int *pmonth, int *pday)
  {
      int i, leap;

      leap = year % 4 == 0 && year % 100 != 0 || year % 400 == 0;
      for (i = 1; yearday > daytab[leap][i]; i++)
          yearday -= daytab[leap][i];
      *pmonth = i;
      *pday = yearday;
  }

Напоминаем, что арифметическое значение логического выражения (например выражения, с помощью которого вычислялось leap) равно либо нулю (ложь), либо единице (истина), так что мы можем использовать его как индекс в массиве daytab.

Массив daytab должен быть внешним по отношению к обеим функциям day_of_year и month_day, так как он нужен и той и другой. Мы сделали его типа char, чтобы проиллюстрировать законность применения типа char для малых целых без знака.

Массив daytab — это первый массив из числа двумерных, с которыми мы еще не имели дела. Строго говоря, в Си двумерный массив рассматривается как одномерный массив, каждый элемент которого — также массив. Поэтому индексирование изображается так:

  daytab[i][j]    /* [строка][столбец] */

а не так:

  daytab[i,j]     /* НЕВЕРНО */

Особенность двумерного массива в Си заключается лишь в форме записи, в остальном его можно трактовать почти так же, как в других языках. Элементы запоминаются строками, следовательно при переборе их в том порядке, как они расположены в памяти, чаще будет изменяться самый правый индекс.

Массив инициализируется списком начальных значений, заключенным в фигурные скобки; каждая строка двумерного массива инициализируется соответствующим подсписком. Нулевой столбец добавлен в начало daytab лишь для того, чтобы индексы, которыми мы будем пользоваться, совпадали с естественными номерами месяцев от 1 до 12. Экономить пару ячеек памяти здесь нет никакого смысла, а программа, в которой не надо корректировать индекс, выглядит более ясной.

Если двумерный массив передается функции в качестве аргумента, то объявление соответствующего ему параметра должно содержать количество столбцов; количество строк в данном случае несущественно, поскольку, как и прежде, функции будет передан указатель на массив строк, каждая из которых есть массив из 13 значений типа char. В нашем частном случае мы имеем указатель на объекты, являющиеся массивами из 13 значений типа char. Таким образом, если массив daytab передается некоторой функции f, то эту функцию можно было бы определить следующим образом:

    f(char daytab[2][13]) { ... }

Вместо этого можно записать

    f(char daytab[][13]) { ... }

поскольку число строк здесь не имеет значения, или

    f(char (*daytab)[13]) { ... }

Последняя запись явно объявляет, что параметр есть указатель на массив, каждый элемент которого является массивом из 13 значений типа char. Скобки здесь необходимы, так как квадратные скобки [] имеют более высокий приоритет, чем операция *. Без скобок объявление

    char *daytab[13]

определяет массив из 13 указателей на char. В более общем случае только первое измерение (соответствующее первому индексу) можно не задавать, все другие специфицировать необходимо.

В параграфе 5.12 мы продолжим рассмотрение сложных объявлений.