静的配列を持つ動的配列を作成したい

Question

前提・実現したいこと

静的配列を持つ動的配列を作成したいです．

下記のソースコードでは，静的配列を構造体として定義しておくことで実現しています．
しかし，配列一つのために構造体を定義するのは面倒に感じました．
そこで，下記ソースコードと同じ動作を構造体を用いずに再現したいです．

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
typedef struct {
	char str[32];
} STR;
int main() {
	STR str = { "ABC" };
	STR *data;
	data = (STR *)malloc(sizeof(STR) * 5);
	data[0] = str;
	printf("%s\n", data[0]);
	free(data);
	return 0;
}

試したこと

下記ソースコードは試しに作成したものになります．
こちらはエラーが出て動作しません．
エラーはchar**とchar (*)[]を変換できないといった内容のようです．
一度構造体を定義するしか解決方法はないのでしょうか？
アドバイスをいただけると助かります．

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main() {
	char str[32] = "ABC";
	char (*data)[];
	data = (char **)malloc(sizeof(char *) * 5);
	data[0] = str;
	printf("%s\n", data[0]);
	free(data);
	return 0;
}

エラーメッセージ

prog.cc: In function 'int main()':
prog.cc:6:16: error: cannot convert 'char**' to 'char (*)[]' in assignment
    6 |         data = (char **)malloc(sizeof(char *) * 5);
      |                ^~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
      |                |
      |                char**
prog.cc:7:15: error: invalid use of array with unspecified bounds
    7 |         data[0] = str;
      |               ^
prog.cc:7:15: error: invalid use of array with unspecified bounds
    7 |         data[0] = str;
      |         ~~~~~~^
prog.cc:8:30: error: invalid use of array with unspecified bounds
    8 |         printf("%s\n", data[0]);
      |                              ^

補足情報（FW/ツールのバージョンなど）

C99

Answer 1

こんなのがやりたいんかな?

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>

int main() {

  char* data[5];

  char* body = (char*)malloc(26);
  strcpy(body, "abcdefghijklmnopqrstuvwxy");
  for ( int y = 0; y < 5; ++y ) {
    data[y] = body + (5*y);
  }
  
  // できたかな?
  for ( int y = 0; y < 5; ++y ) {
    for ( int x = 0; x < 5; ++x ) {
      printf("%c ", data[y][x]);
    }
    printf("\n");
  }
  return 0;
}

Answer 2

質問者のやろうとしているコードから型の合わない部分を調整するとこのように書けなくはないですね。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

int main() {
    char str[32] = "ABC";
    char (*data)[32];
    data = (char (*)[32])malloc(sizeof(char[32]) * 5);
    memcpy(data[0], str, 32);
    printf("%s\n", data[0]);
    free(data);
    return 0;
}

型の大きさ

プログラム内で代入やら何やらをするにあたって大きさの情報は重要で、配列の大きさを与えずに宣言した場合には「不完全型」として処理されます。 不完全型のままでは出来ることが制限されます。

質問の事例における char (*data)[]; は大きさのわからない配列を指すポインタになっています。

配列型の制約

配列は「それ自体は値として扱えない」という制限があり、配列全体をコピーするために代入文では出来ないことになっています。

なので C では標準的な関数として memcpy などが用意されているのです。

それでも配列を式に書くと

配列は値としてあつかえませんがそれでも式中にあえて配列を与えた場合、それはその配列の先頭要素を指すポインタに「暗黙に型変換される」というルールがあります。

つまり質問者が試して失敗した事例における data[0] = str; では data[0] は大きさのわからない要素ですし、 str は (配列ではなく) str の先頭要素を指すポインタなので型が合わないという問題として検出されてしまいます。

解決策

冒頭で私が示したコードは大きさのわからない部分を明示的に与えています。

構造体であれば構造体の型は自分の大きさを知っているのであらゆる箇所で大きさを明示する必要はありませんが、そうでない場合には処理の各所に適切に大きさを与えないと破綻してしまうのです。 そして間違った値を指定してもコンパイル時に検出できないこともあります。

つまり、やりようによっては出来なくはないですが、 C の習慣からすると面倒なのであまりやらないでしょうというのが質問に対する答えです。

Comments

[s8079]

大変わかりやすい解答ありがとうございます．
不完全型という用語は初めて聞きましたが，配列の大きさが不明というのは察していました．
しかし，その指定方法がわからず困っていたところです．
今回は配列の大きさを含めた明示的な型指定を行いたいと思います．
安全な設計を重視するなら構造体を定義すべきでしょうが…
あと，配列コピーに関してはただのミスです…