¿Por qué c/c++ permite la omisión del índice más a la izquierda de una matriz multidimensional en una llamada de función?

Me preguntaba por qué se permite omitir el índice más a la izquierda de una matriz multidimensional al pasar la matriz a una función. ¿Por qué no más de un índice? ¿Y cómo averigua el compilador el tamaño con un índice omitido?

Otras respuestas describieron cómo el estándar C maneja la conversión de matriz a puntero y cómo esto afecta la declaración de la función, pero creo que no entraron en el por quéasí que ahí voy…

En C, las matrices representan elementos estrechamente empaquetados en la memoria.

A -> _ _ _ _ _ _ ...
i:   0 1 2 3 4 5 ...

En el ejemplo anterior, cada uno de los elementos de la matriz es 1 _ ancho. Para encontrar el i-ésimo elemento, tenemos que ir a la i-ésima dirección. (Tenga en cuenta que la dimensión más a la izquierda (el tamaño) no importa aquí)

Ahora considere una matriz multidimensional:

B -> [_ _ _][_ _ _][_ _ _][_ _ _]...
i:    0 0 0  1 1 1  2 2 2  3 3 3
j:    0 1 2  0 1 2  0 1 2  0 1 2
     ^first row    ^third row

Para encontrar el desplazamiento de A[i][j] necesitamos saltar sobre i filas (3*i) y luego sobre j elementos -> (3*i + j). Tenga en cuenta que el tamaño de la primera dimensión tampoco es necesario aquí.

Entonces debería quedar claro que el tamaño más a la izquierda no es necesario cuando se usa la matriz, solo es necesario cuando lo creas.

Como no hay necesidad para dar la dimensión del índice más a la izquierda, entonces ¿por qué no darlo de todos modos, en aras de la integridad? Después de todo, esto es lo que se hace en el lenguaje de programación Pascal (un C contemporáneo).

Bueno, la mayoría de las funciones que operan en matrices funcionan de la misma manera para todas las longitudes de matriz posibles, por lo que especificar el tamaño solo perjudicaría su capacidad para reutilizarlas.

por ejemplo, ¿por qué

int sum(int arr[10]){
    int s = 0, i;
    for(i=0; i<10; i++){
        s += arr[i];
    }
    return s;
}

Cuando puedes hacer esto en su lugar:

int sum(int arr[], int n){
    int s = 0, i;
    for(i=0; i<n; i++){
        s += arr[i];
    }
    return s;
}

En cuanto a omitir más de una dimensión, esto no es posible cuando se usan matrices multidimensionales normales (porque necesita conocer la dimensión para saber cuándo termina la primera fila y comienza la segunda). Sin embargo, si está dispuesto a gastar algo (poco) de memoria adicional para el espacio disponible, es perfectamente posible usar punteros a punteros en su lugar: http://www.eskimo.com/~scs/cclass/int/sx9b.html

en una declaración

En realidad, no puede omitir por completo la dimensión más a la derecha o la más a la izquierda.

Sin embargo, el más a la izquierda solo se puede deducir para usted si tiene un inicializador.

En una lista de argumentos de función

Cuando pasa una matriz a una función por valor, en realidad está pasando un puntero al primer elemento de esa matriz. Sí, por la sintaxis parece que está pasando una matriz, pero no, no es así.

Considerar:

void f(int ar[3])

void f(int ar[])

Ambos son una sintaxis confusa para el equivalente:

void f(int* ar)

Ni rastro de una matriz, y mucho menos de uno de tres elementos específicos.

Ahora:

void f(int ar[][3])

Esta es una sintaxis confusa para el equivalente:

void f(int (*ar)[3])

dónde int (*)[3] es el tipo de un puntero al primer elemento de su matriz (puntero a int[3]).

En conclusión, no preste demasiada atención a la sintaxis tipo matriz que parece []; no es realmente representativo de lo que realmente está sucediendo.

Excepto cuando es el operando del sizeof o unario & operadores, o es un literal de cadena que se utiliza para inicializar una matriz en una declaración, una expresión de tipo “matriz de elementos N de T” tendrá su tipo implícitamente convertido a “puntero a T y evaluará la dirección del primer elemento en la matriz.

¿Qué tiene que ver todo eso con tu pregunta?

Supongamos las siguientes líneas de código:

int arr[10] = {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9};
foo(arr);

Pasamos la expresión matricial arr como argumento para foo. Desde arr no es operando de ninguno sizeof o &su tipo se convierte implícitamente de “matriz de 10 elementos de int“a” puntero a int“. Por lo tanto, estamos pasando un puntero valor a foono una matriz.

Resulta que en la declaración de un parámetro de función, T a[] y T a[N] son sinónimos de T *a; los tres declaran a como un puntero a Tno una matriz de T.

Podemos escribir la definición del prototipo para foo como

void foo(int *a)     // <- foo receives a pointer to int, not an array

o

void foo(int a[])    // <-- a[] is a synonym for *a

Ambos significan lo mismo; ambos declaran a como un puntero a int.

Ahora echemos un vistazo a las matrices multidimensionales. Asuma el siguiente código:

int arr[10][20];
foo(arr);

La expresion arr tiene tipo “matriz de 10 elementos de matriz de 20 elementos de int“. Según la regla descrita anteriormente, implícitamente se convertirá en “puntero a una matriz de 20 elementos de int“. Por lo tanto, la definición de prototipo para foo Se puede escribir como

void foo(int (*a)[20])  // <-- foo receives a pointer to an array, not an array of arrays

o

void foo(int a[][20])  // <-- a[][20] is a synonym for (*a)[20]

De nuevo, ambos declaran a como un punterono una matriz.

Esta es la razón por la que puede soltar el extremo izquierdo (y solo el más a la izquierda) índice de matriz en una declaración de parámetro de función.