多次元配列はどのようにメモリ内でフォーマットされますか？

Cでは、次のコードを使用して、2次元配列をヒープに動的に割り当てることができます。

int** someNumbers = malloc(arrayRows*sizeof(int*));

for (i = 0; i < arrayRows; i++) {
    someNumbers[i] = malloc(arrayColumns*sizeof(int));
}

明らかに、これは実際には、整数の個別の1次元配列の束へのポインターの1次元配列を作成します。

someNumbers[4][2];

しかし、次の行のように2D配列を静的に宣言すると...：

int someNumbers[ARRAY_ROWS][ARRAY_COLUMNS];

...同様の構造がスタック上に作成されますか、それとも完全に別の形式ですか？（つまり、ポインターの1D配列ですか？そうでない場合、それは何ですか、そしてそれへの参照はどのように理解されますか？）

また、私が「システム」と言ったとき、それを理解するために実際に責任があるのは何ですか？カーネル？または、Cコンパイラはコンパイル中にそれを分類しますか？

静的な2次元配列は配列の配列のように見えます-それはメモリ内で隣接して配置されているだけです。配列はポインタと同じものではありませんが、ほとんど同じ意味で使用できるため、混乱することがあります。ただし、コンパイラーは適切に追跡しているため、すべてがうまく整列します。静的2D配列については、前述のように注意する必要がありint **ます。パラメータを受け取る関数に配列を渡そうとすると、問題が発生するためです。ここに簡単な例があります：

int array1[3][2] = {{0, 1}, {2, 3}, {4, 5}};

メモリ内では次のようになります。

0 1 2 3 4 5

まったく同じ：

int array2[6] = { 0, 1, 2, 3, 4, 5 };

しかし、array1この関数に渡そうとすると：

void function1(int **a);

警告が表示されます（アプリは配列に正しくアクセスできません）：

warning: passing argument 1 of ‘function1’ from incompatible pointer type

2D配列はと同じではないためint **です。配列のポインタへの自動減衰は、いわば「1レベルの深さ」だけです。関数を次のように宣言する必要があります。

void function2(int a[][2]);

または

void function2(int a[3][2]);

すべてを幸せにするため。

これと同じ概念がn次元配列にも拡張されます。ただし、アプリケーションでこの種の面白いビジネスを利用すると、一般に理解が難しくなるだけです。だから注意してください。

答えは、Cには実際には 2D配列がないという考えに基づいています。C には配列の配列があります。これを宣言すると：

int someNumbers[4][2];

あなたはsomeNumbers、4つの要素の配列になることを求めています。この場合、その配列の各要素はタイプですint [2]（それ自体が2 intの配列です）。

パズルの他の部分は、配列は常にメモリ内で隣接して配置されるということです。あなたが求めるなら：

sometype_t array[4];

その後、常に次のようになります。

| sometype_t | sometype_t | sometype_t | sometype_t |

（4つのsometype_tオブジェクトが隣同士に配置され、間にスペースはありません）。したがって、someNumbers配列の配列では、次のようになります。

| int [2]    | int [2]    | int [2]    | int [2]    |

そして、各int [2]要素はそれ自体が配列であり、次のようになります。

| int        | int        |

だから全体的に、あなたはこれを手に入れます：

| int | int  | int | int  | int | int  | int | int  |

unsigned char MultiArray[5][2]={{0,1},{2,3},{4,5},{6,7},{8,9}};

メモリ内は次と等しい：

unsigned char SingleArray[10]={0,1,2,3,4,5,6,7,8,9};

あなたの答えにも：両方、ただし、コンパイラは重い作業のほとんどを行っています。

静的に割り当てられた配列の場合、「システム」がコンパイラになります。スタック変数と同じようにメモリを予約します。

mallocされた配列の場合、「The System」はmalloc（通常はカーネル）の実装者になります。コンパイラーが割り振るのはベース・ポインターだけです。

コンパイラーは、Carlが交換可能な使用法を理解できる例を除いて、型を宣言されたとおりに処理します。これが[] []を関数に渡す場合、静的に割り当てられたフラットであると想定する必要がある理由です。ここで、**はポインターへのポインターであると想定されます。

我々が持っている、と仮定a1してa2（C99）以下のように定義して初期化：

int a1[2][2] = {{142,143}, {144,145}};
int **a2 = (int* []){ (int []){242,243}, (int []){244,245} };

a1メモリ内の単純な連続レイアウトを持つ同種の2D配列であり、式(int*)a1は最初の要素へのポインタに対して評価されます。

a1 --> 142 143 144 145

a2異種2D配列から初期化され、typeの値へのポインタですint*。つまり、逆参照式*a2はtypeの値に評価されますint*。メモリレイアウトは連続している必要はありません。

a2 --> p1 p2
       ...
p1 --> 242 243
       ...
p2 --> 244 245

完全に異なるメモリレイアウトとアクセスセマンティクスにもかかわらず、配列アクセス式のC言語の文法は、同種と異種の2D配列の両方でまったく同じに見えます。

• 式a1[1][0]は配列144から値をフェッチしますa1
• 式a2[1][0]は配列244から値をフェッチしますa2

コンパイラは、アクセスのための式はことを知っているa1タイプで動作するint[2][2]ためのアクセス-expressionがするとき、a2タイプで動作しますint**。生成されたアセンブリコードは、同種または異種のアクセスセマンティクスに従います。

タイプの配列が型int[N][M]キャストされ、次にtypeとしてアクセスされると、コードは通常、実行時にクラッシュします。次にint**例を示します。

((int**)a1)[1][0]   //crash on dereference of a value of type 'int'

特定の2D配列にアクセスするには、以下のコードに示すように、配列宣言のメモリマップを検討してください。

    0  1
a[0]0  1
a[1]2  3

各要素にアクセスするには、必要な配列をパラメーターとして関数に渡すだけで十分です。次に、列のオフセットを使用して、各要素に個別にアクセスします。

int a[2][2] ={{0,1},{2,3}};

void f1(int *ptr);

void f1(int *ptr)
{
    int a=0;
    int b=0;
    a=ptr[0];
    b=ptr[1];
    printf("%d\n",a);
    printf("%d\n",b);
}

int main()
{
   f1(a[0]);
   f1(a[1]);
    return 0;
}