Моделирование многомерных массивов.

Моделирование многомерных массивов. В качестве еще одной области эффективного использования макросов укажем на проблему представления многомерных массивов в языке Си. Массивы мы будем подробно рассматривать в следующих главах, а пока остановимся только на вопросе применения макросредств для удобной адресации элементов матрицы. Напомним общие принципы представления массивов в языке Си.

1. Основным понятием в языке Си является одномерный массив, а возможности формирования многомерных массивов (особенно с переменными размерами) весьма ограниченны.

2. Нумерация элементов массивов в языке Си начинается с нуля, т.е. для обращения к начальному (первому) элементу массива требуется нулевое значение индекса.

При работе с матрицами обе указанные особенности массивов языка Си создают по крайней мере неудобства. Во-первых, при обращении к элементу матрицы нужно указывать два индекса - номер строки и номер столбца элемента матрицы. Во-вторых, нумерацию строк и столбцов матрицы принято начинать с 1.

Применение макросов для организации доступа к элементам массива позволяет программисту обойти оба указанных затруднения, правда, за счет нетрадиционных обозначений индексированных элементов. (Индексы в макросах, представляющих элементы массивов матриц, заключены в круглые, а не в квадратные скобки.) Рассмотрим следующую программу:

Результат выполнения программы:

В программе определен одномерный массив х[ ], количество элементов в котором зависит от значений препроцессорных идентификаторов N и М.

Значения элементам массива х[ ] присваиваются в цикле с параметром k. Никаких новинок здесь нет. А вот далее для доступа к элементам того же массива х[ ] используются макровызовы вида A(i, j), причем i изменяется от 1 до N, а переменная j изменяется во внутреннем цикле от 1 до М. Переменная i соответствует номеру строки матрицы, а переменная j играет роль второго индекса, т.е. указывает номер столбца. При таком подходе программист оперирует с достаточно естественными обозначениями A(i, j) элементов матрицы, причем нумерация столбцов и строк начинается с 1, как и предполагается в матричном исчислении.

В тексте программы за счет макрорасширений в процессе препроцессорной обработки выполняются замены параметризованных обозначений A(i, j) на x[5*(i-l)+(j-l)], и далее действия выполняются над элементами одномерного массива х[ ]. Но этих преобразований программист не видит и может считать, что он работает с традиционными обозначениями матричных элементов. Использованный в программе оператор (вызов функции)

после макроподстановок будет иметь вид:

На рис. 3.1 приведена иллюстративная схема одномерного массива х[ ] и виртуальной (существующей только в воображении программиста, использующего макроопределения) матрицы для рассмотренной программы.