二次元配列の要素数の取得について

Question

#質問
https://qiita.com/SaitoAtsushi/items/ee17466c464fb7a270d2
こちらの記事で sizeof を使って二次元配列の要素数を取得するというものを見たのですが、その理屈がよく分かりません。
なぜ下記のようなコードで要素数が分かるのでしょうか。

#ソースコード

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int table[][5] = {{0, 0, 0, 0, 0},
                      {0, 0, 0, 0, 1},
                      {0, 0, 0, 1, 1},
                      {0, 0, 1, 1, 1},
                      {0, 1, 1, 1, 1}};

    //なんで *table で割るかがわからない
    printf("%d\n", sizeof(table) / sizeof(*table));

　　//出力結果
　　//5
}

Comments

[1T2R3M4]

箱の中に小箱がいくつか入っていて
箱を量ると100g
小箱を量ると20gでした。
箱の中に小箱はいくつありますか。のような感じ

Answer 1

*tableはtable[0]です。
table[0]の型はint [5]。
つまりtable[0]～table[4]までの全体サイズsizeof(table)をtable[0]のサイズsizeof(*table)で割れば第一次元の要素数が求まります。

Comments

[swk67018]

ありがとうございます！
*table が table[0] を指すのは初めて知りました！

Answer 2

Cの場合は文字通りの2次元配列は無いので、「配列へのポインタの配列」で代用しています。

ポインタの配列全体のサイズsizeof tableを、1つの要素のサイズsizeof *table(ポインタのサイズ)で割ると要素数が分かります。

Comments

[thkana]

Cでは2次元配列は1次元配列の配列としてちゃんと定義されます。配列へのポインタの配列は、多次元配列とは別の型です(Javaではこれが「多次元配列」ですが)。

また、tableがint[5][5]型である場合、sizeof *tableはポインタのサイズではありません。
Cでは、配列が単独で記述されると配列の先頭要素へのポインタと解釈されるのでtableはつまり&table[0]と解釈されます。参照演算子*がこれに作用するとtable[0]そのもの。sizeofのオペランドになるときは先のポインタとしての解釈はされませんから、sizeof table[0] はこの配列の1次元目の要素が占めるサイズを返します。

[otn]

sizeofがポインタサイズでは無いと言うことは知りませんでした。ありがとうございます。

1行目は
・純粋な2次元配列では無い
・言語機能としては「～～」の機能を使って実現されている
ということを言いたかったのですが、「プログラマが「配列へのポインタの配列」を使って代用する」という風に読めるので、表現が良くなかったと思います。

[thkana]

う～ん、「純粋な2次元配列」だし、配列へのポインタの配列を使って実現されているわけでもないですけれど...p[n]と*(p+n)は等価、というのを繰り返し適用していくだけです。

ポインタサイズの件は、Cでは配列が一級オブジェクトではないあたりから、配列を関数に渡すと渡された関数側では仮引数はポインタでしかなくなってしまうことの拡大解釈に思えます。

[otn]

例えば、100次元の配列があったときに、添え字計算だけで要素のアドレスが求まるのが純粋な多次元配列で、ポインタを100回たどる必要があるのが「配列へのポインタの配列」で実現されている多次元配列です。

もしかして、Cは「配列の配列」の構文を借りているだけで、実際には添え字計算だけで要素位置を求めているということですかね？

[thkana]

別に100次元は要らないと思いますが、例えば
int table[5][10][15];
で、table[2][3][4]のアドレスは、&table[0][0][0]+(10*15)*2+15*3+4で求まります。ポインタを辿ったりはしません。
#include<stdio.h>

int main(void){
int table[5][10][15]={
[2][3][4]=234
};
printf("%d\n",*(&table[0][0][0]+(10*15)*2+15*3+4));
return 0;
}
で234が表示されます。

[thkana]

二次元配列のメモリアロケーション例は、先程 https://teratail.com/questions/294386#reply-416135 に書きましたのでご参考まで。配列の配列、です。

[otn]

規格書を見てみました。
2つ以上の添え字を指定した場合の説明があまりないのですが、「すなわち五つのintオブジェクトの配列の大きさをiに乗じることを伴っている。」とここで5を掛けると言うことは添え字の計算をしている用に読めますね。
いままでポインタをたどっている物だと思っていました。

6.5.2.1 配列の添字付け
連続した添字演算子は，多次元配列の要素を指し示す。Eが次元i×j×...×kをもつn次元配列（n≧2）である場合，E（左辺値以外として用いた場合。）は，次元j×...×kをもつ（n-1）次元配列へのポインタに型変換する。単項*演算子をこのポインタに明示的に適用するか，又は暗黙に添字付けの結果として適用する場合，その結果は，指されている（n-1）次元配列となり，それ自身を左辺値以外として用いる場合，ポインタに型変換する。このことから，配列は，行優先の順序（最後の添字が最も速く変わる。）で格納する。

例 次の宣言で定義された配列オブジェクトを考える。
int x[3][5];
ここでxは，intの3×5の配列である。より正確には，xは三つの要素オブジェクトの配列であり，その各要素は，五つのintの配列である。式x[i]は(*((x)+(i)))と等価であり，xをまず五つのintの配列の最初の一つへのポインタに型変換する。次にiを，xの型に対応するように調整する。このことは，概念的にはポインタが指すオブジェクト，すなわち五つのintオブジェクトの配列の大きさをiに乗じることを伴っている。これらの結果を加えて，間接演算を適用することによって，五つのintの配列を生じる。式x[i][j]中で用いられると，その配列は先頭のintへのポインタに型変換され，その結果，x[i][j]はintを生じる。

[thkana]

規格書のその辺読みにくいですよね。まぁ、規格書は規格書で解説書ではないので仕方ないところもあるのでしょうが。

[otn]

この機能が追加されたときに、x[i][j]でなくx[i,j]という構文にしなかったのが謎です。

[thkana]

そう思った人がC#をそうした(x[i][j]とx[i,j]を区別した)、とか。

実際、Cではp[i][j][k]でアクセス出来るものだからint *** pを以て多次元配列と思っちゃってる人も少なからずいます... まぁ、Cのポインタ周りの混乱は「いまさら、そういうもの」、既成事実で片付けられちゃいますからねぇ。