Ответ

История вопроса

Многомерные массивы в языке C изначально задумывались для простоты работы с таблицами и матрицами. Классический двумерный массив — массив массивов, с возможностью работы с элементами табличных данных простым синтаксисом. Со временем подход эволюционировал, особенно при работе с массивами переменной длины.

Проблема

Неправильное объявление и инициализация многомерных массивов ведёт к ошибкам компиляции или логическим сбоям. При передаче многомерного массива в функцию многие разработчики теряются из-за требований спецификации — необходимо явно указывать размеры всех кроме первого измерения.

Решение

Объявление двумерного массива:

int matrix[3][4];

Полная инициализация:

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

Передача в функцию — все размеры, кроме первого, необходимо явно указывать:

void printMatrix(int m[][3], int rows) {
    for (int i = 0; i < rows; ++i) {
        for (int j = 0; j < 3; ++j)
            printf("%d ", m[i][j]);
        printf("
");
    }
}

С введением стандарта C99 можно объявлять функции принимающие массивы переменной длины:

void foo(int rows, int cols, int a[rows][cols]);

Ключевые особенности:

Необходимо явно указывать размеры всех измерений, кроме первого, при передаче в функции.
Многомерный массив в С — массив массивов; элементы располагаются в памяти по строкам (row-major order).
Частичная инициализация инициализирует неуказанные элементы нулями.

Вопросы с подвохом.

1. Можно ли объявить функцию, принимающую двумерный массив без указания второго размера?

Нет, C требует, чтобы все размеры, кроме первого, были известны на этапе компиляции. Это связано с арифметикой указателей при обращении к элементам.

Пример ошибки:

// Ошибка:
void process(int arr[][], int rows); // Нельзя

2. Что будет, если инициализировать не все элементы многомерного массива?

Оставшиеся элементы будут автоматически заполнены нулями, если массив статический или глобальный. Для локального массива с частичной инициализацией неявно инициализированные элементы также будут нулями.

int a[2][3] = {{1}, {4}}; // a[0][1] и a[0][2], a[1][1] и a[1][2] станут 0

3. В чем разница между массивом указателей и двумерным массивом?

Двумерный массив — это единый блок памяти. Массив указателей — набор указателей на отдельные (возможно раздельно выделенные) одномерные массивы. Это важно, например, при выделении памяти под «рваные» массивы.

Типовые ошибки и анти-паттерны

Ошибки при объявлении функции с многомерными массивами (не указан размер «внутренних» измерений).
Перепутаны строки и столбцы при работе с row-major layout.
Массив указателей подменяется настоящим многомерным массивом и наоборот.

Пример из жизни

Негативный кейс

Попытка объявить и передать двумерный массив без указания второго размера в функцию, что приводит к ошибке компиляции. Поверхностное исправление заменой на указатель приводит к неопределённому или неверному поведению при дальнейших вычислениях.

Плюсы:

Простота объявления функции (на первый взгляд).

Минусы:

Ошибки компиляции, некорректная арифметика индексов, повреждение данных.

Позитивный кейс

Разработчик явно указывает размеры всех измерений, поясняет в документации порядок хранения элементов в памяти, тем самым сокращая количество ошибок при дальнейшем сопровождении.