多次元配列

配列の要素を、さらに配列にできます。こうしてできるのが多次元配列で、いちばん出番が多いのは2次元です。表・マス目・座席表・画像——縦横に並ぶものは、たいていこれで表せます。

int m[2][3];     // 2行3列の表（要素は 2 × 3 = 6個）

読み方は「int が3個入った配列が、2個並んだもの」。先の [2] が行数、後ろの [3] が列数です。アクセスは m[行][列] の順で、どちらの添字も0始まりです。

どんなときに使うか

「行と列がある」ものはすべて2次元配列の出番です。カレンダー、座席表、迷路のマス目、オセロの盤面、画像の画素、行列の計算。紙に書いたときに表になるデータなら、素直に [行][列] で持つのがいちばん読みやすくなります。

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    int m[2][3] = {
        {1, 2, 3},
        {4, 5, 6}
    };

    printf("%d\n", m[0][0]);   // 1
    printf("%d\n", m[1][2]);   // 6

    for (int r = 0; r < 2; r++) {
        for (int c = 0; c < 3; c++) {
            printf("%3d", m[r][c]);
        }
        printf("\n");
    }
    return 0;
}

初期化は内側の { } で行ごとに区切ると、見た目がそのまま表になって読みやすくなります。ここでも足りないぶんは0で埋まります。

二重ループとの相性

外側のループで行、内側のループで列を回すのが定石です。ループ変数を i j にすると取り違えやすいので、r（row）と c（column）のように意味のある名前にすると事故が減ります。

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    int table[9][9];

    for (int r = 0; r < 9; r++) {
        for (int c = 0; c < 9; c++) {
            table[r][c] = (r + 1) * (c + 1);   // 九九表
        }
    }
    printf("%d\n", table[6][7]);   // 7 × 8 = 56
    return 0;
}

本当は一列に並んでいる

int m[2][3] はメモリ上で 6個の int が一列に並んでいます。並び順は m[0][0], m[0][1], m[0][2], m[1][0], … と、行を先に埋めていく順（行優先）です。表に見えているのは人間の都合で、実体は1本の帯だと知っておくと、第2部でポインタを学ぶときにすんなり繋がります。

この性質を利用して、int m[3][4] の代わりに int m[12] を用意し、m[r * 4 + c] と自分で計算する書き方もできます。メモリ上の並びはまったく同じです。ただし添字の計算を1つ間違えれば即座に境界外アクセスになるので、2次元で書けるところは素直に2次元で書きましょう。

罠・注意

• m[1, 2] という書き方は間違いです。Cではカンマ演算子と解釈され、意図しない動作になります。必ず m[1][2] と書きます。
• 行数と列数の取り違えは頻出です。m[2][3] に対して m[2][0] は境界外——行の添字は 0 と 1 しかありません。
• 3次元以上も作れますが、頭の中で図にできなくなり、添字の間違いに気づきにくくなります。2次元までで表現できないか、まず考えましょう。
• 初期化で内側の { } を省いて int m[2][3] = {1, 2, 3, 4, 5, 6}; と書くこともできます。並び順どおりに詰められるので結果は同じですが、行の区切りが見えなくなるため、行ごとに { } で囲む書き方をおすすめします。
• 要素数の計算は sizeof(m) / sizeof(m[0]) で行数、sizeof(m[0]) / sizeof(m[0][0]) で列数が求まります。

まとめ: 2次元配列は 型 名前[行][列]、アクセスは 名前[行][列]。二重ループで回し、メモリ上は行優先で一列に並んでいます。