C言語のポインタ渡しなど

Question

fpaの参照しているfnameaファイルから500行2列の数字列を受け取り、posに保存してからそれをexpansionメソッドに代入して数値を変換してfnamebファイルに出力するというプログラムです。

#include <stdio.h>

//double (*expansion(double p[500][2]))[2];
void expansion(double x0[500][2]);
int main(){
	int ret, i = 0;
	FILE *fpa , *fpb;
	char *fnamea = "data.csv";
	char *fnameb = "data2.csv";
	double pos[500][2];
	double x, y;
	
	fpa = fopen(fnamea , "r");
	if(fpa == NULL){
		printf("ファイルが開けません");
		return -1;
	}
	fpb = fopen(fnameb , "w");
	if(fpb == NULL){
		printf("ファイルが開けません");
		return -1;
	}	
	
	while((ret = fscanf(fpa, "%lf,%lf", &x , &y)) != EOF){
		pos[i][0] = x;
		pos[i][1] = y;
		i++;
	}
	expansion(pos);

	for(i = 0; i < 500; i++){
		fprintf(fpb, "%lf,%lf\n", pos[i][0], pos[i][1]);
	}
	fclose(fpa);
	fclose(fpb);
}

void expansion(double x0[500][2]) {
	double H = 3.5;
	double org = 50;
	double dt = 0.1;
	int nk = 20 , i = 0 , j = 0 , k = 0;
	double vx[500][2] , x[500][2];
	for(i = 0; i < 500; i++){
		for(j = 0; j < 2; j++){
			vx[i][j] = H * x0[i][j];
			x[i][j] = x0[i][j] + org;
			for(k = 0; k < nk; k++){
				x[i][j] += vx[i][j] * dt;
			}
		}
	}
	x0 = x;
}

このようにするとエラーは吐かないのですが、出力結果がfnameaと同じ数字になってしまいます。
どうしてでしょうか、回答宜しくお願いします。

Answer 1

x0 = x; では配列の中身はコピーされません。

以下のようにするか、x0 = x; の部分をループを使ってコピーするような処理にするなどではどうでしょうか。

 x0[i][j] = x0[i][j] + org;
            for(k = 0; k < nk; k++){
                x0[i][j] += vx[i][j] * dt;
            }

Comments

[sakas1231]

X0の指すアドレスをXの指すアドレスに書き換えることでX0とXが同じところを指す、という解釈をしていたのですがそこが違うということでしょうか

[qt6hy]

expansion の引数としての x0 は仮の変数なので、代入しても元の関数の x0 が変わることはありません。

また、x 自体が expansion 内のローカル変数なので、適切にアドレスが変わるようにしていたとしても、既に存在しないアドレスを示すため、クラッシュします。

[qt6hy]

ご存知だと思いますが、ポインタを書き換えたければ、ポインタのポインタを渡す必要があります。

ポインタの指し示す中身を変える場合 → ポインタを渡す
ポインタ自体を変える場合 → ポインタのポインタを渡す

[sakas1231]

>>expansion の引数としての x0 は仮の変数なので、代入しても元の関数の x0 が変わることはありません

なるほど、仮変数の場合はそのようなことが出来ないのですね、肝に銘じておきます

[sakas1231]

しかしその場合、一番はじめに回答として仰ったようにx0の値を直接変えたとしてもposには影響を及ぼさないのではないでしょうか？

[qt6hy]

x０は配列へのアドレスを示す変数です。
そのアドレス自体は元の pos 配列を指し示しているので、中身を書き換えれば更新できます。

配列 pos が示すアドレスが 100 だとして、x0 も 100 だという事です。
pos が示すもの {100}
x0 が示すもの {100}
つまり、同じ 100 という場所を示していて、そこには配列の実体領域があるということです。

[sakas1231]

なるほど、ということはx0＝xとしてもx0の指してるアドレスがxになるだけでposは変化しない
ということでしょうか？
なんだかわかってきた気がします

[qt6hy]

>なるほど、ということはx0＝xとしてもx0の指してるアドレスがxになるだけでposは変化しない
ということでしょうか？

その通りです。

[sakas1231]

ありがとうございました！

Answer 2

ポイント配列で渡す様にしてみました。 expansionの計算が？？？？

#include <stdio.h>

void expansion(double (*x0)[500][2]);
int main(){
    int ret, i = 0;
    FILE *fpa , *fpb;
    char *fnamea = "data.csv";
    char *fnameb = "data2.csv";
    double pos[500][2];
    double x, y;

    fpa = fopen(fnamea , "r");
    if(fpa == NULL){
        printf("ファイルが開けません");
        return -1;
    }
    fpb = fopen(fnameb , "w");
    if(fpb == NULL){
        printf("ファイルが開けません");
        return -1;
    }

    while((ret = fscanf(fpa, "%lf,%lf", &x , &y)) != EOF){
        pos[i][0] = x;
        pos[i][1] = y;
        i++;
    }
    double (*p)[500][2];
    p=(double (*)[500][2])pos; //ポイント配列へ代入
    expansion(p);

    for(i = 0; i < 500; i++){
        fprintf(fpb, "%lf,%lf\n", pos[i][0], pos[i][1]);
    }
    fclose(fpa);
    fclose(fpb);
}

void expansion(double (*x0)[500][2]) {
    double H = 3.5;
    double org = 50;
    double dt = 0.1;
    int nk = 20 , i = 0 , j = 0 , k = 0;
    double vx[500][2];
    for(i = 0; i < 500; i++){
        for(j = 0; j < 2; j++){
            vx[i][j] = H * (*x0)[i][j];
            (*x0)[i][j] = (*x0)[i][j] + org;
            for(k = 0; k < nk; k++){
                (*x0)[i][j] += vx[i][j] * dt;
            }
        }
    }
}

#include <stdio.h>

typedef struct {
    double x[500][2];
}dfpos;

void expansion(dfpos *p);
int main(){
    int ret, i = 0;
    FILE *fpa , *fpb;
    char *fnamea = "data.csv";
    char *fnameb = "data2.csv";
        dfpos pos;
    double x, y;

    fpa = fopen(fnamea , "r");
    if(fpa == NULL){
        printf("ファイルが開けません");
        return -1;
    }
    fpb = fopen(fnameb , "w");
    if(fpb == NULL){
        printf("ファイルが開けません");
        return -1;
    }

    while((ret = fscanf(fpa, "%lf,%lf", &x , &y)) != EOF){
        pos.x[i][0] = x;
        pos.x[i][1] = y;
        i++;
    }
    expansion(&pos);

    for(i = 0; i < 500; i++){
        fprintf(fpb, "%lf,%lf\n", pos.x[i][0], pos.x[i][1]);
    }
    fclose(fpa);
    fclose(fpb);
}

void expansion(dfpos *p) {
    double H = 3.5;
    double org = 50;
    double dt = 0.1;
    int nk = 20 , i = 0 , j = 0 , k = 0;
    double vx[500][2];
    for(i = 0; i < 500; i++){
        for(j = 0; j < 2; j++){
            vx[i][j] = H * p->x[i][j];
            p->x[i][j] += org;
            for(k = 0; k < nk; k++){
                p->x[i][j] += vx[i][j] * dt;
            }
        }
    }
}

Comments

[Chironian]

expansion()関数が呼び出し元のポインタpを書き換えていないので、ポインタのポインタにする意味は特にないですよ。この処理なら元のx0の渡し方で十分と思います。

[A.Ichi]

ご指摘ありがとうございます。x0 = x;で上位に戻したいのかな、と思ってました。

Answer 3

こんにちは。

蛇足のような気もしますが、少し補足してみます。

void expansion(double x0[500][2])

まず、C言語では、配列を渡すと自動的に配列先頭へのポインタに成り下がってしまいます。上記のように要素数を明記していてもです。この場合、x0の型はdouble (*)[2]になってしまいます。（double型2つの配列へのポインタ）

そして、expansion()の最後でx0にxを代入することで、仮引き数x0（ポインタ）はx（配列）の先頭アドレスを指しています。
しかし、C言語は常に値渡しです。x0が呼び出し元のposへ返却されることはありません。

更に、posは配列であって配列へのポインタではありません。なので、その先頭アドレスを書き換えることはできません。
posは配列としてメモリが割り当てられています。そのメモリを別のアドレスへ移動する手順は遥かに複雑です。移動先アドレスのメモリへデータをコピーして元のメモリを解放するような手順となります。C言語はこのような操作をサポートしていません。

Comments

[sakas1231]

なるほど、あくまでx0は仮引数なのでいくらx0を変更しようとも、実引数であるところのposにはなんら影響を及ぼさない、という認識でよろしいでしょうか？

[Chironian]

その通りです。

そして、qt6hyさんが言われるように普通はポインタのポインタで渡せばポインタを返せますが、posは配列であってポインタではないので、ポインタのポインタにしてもダメです。コピーするしかありません。

[sakas1231]

ポインタのポインタを渡せば、ポインタを直接書き換えられるけれど、今回は配列を渡すからその手は使えない。そこで仮引数のアドレスにある値を直接書き換える。
ということでしょうか？

[qt6hy]

その理解でよいです。

[Chironian]

qt6hyさん、フォローありがとうございます。
sakas1231さん、その理解で合ってます。

[sakas1231]

ありがとうございました！