C++指针算术实现矩阵乘法结果错误，求问题排查

问题重现 #

尝试用指针算术实现矩阵乘法，但输出结果不符合预期。以下是实现代码：

#include <iostream>
#include <vector>

void multiply_matrices(int* A, int* B, int* C, int n) {
    for (int i = 0; i < n; ++i) {
        for (int j = 0; j < n; ++j) {
            *(C + i * n + j) = 0; // Clear the element in C
            for (int k = 0; k < n; ++k) {
                *(C + i * n) += *(A + i * n + k) * *(B + k * n + j);
            }
        }
    }
}

int main() {
    int n = 3;
    int A[] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9};
    int B[] = {9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1};
    int C[9] = {0};  // Resultant matrix

    multiply_matrices(A, B, C, n);

    std::cout << "Matrix C (result):\n";
    for (int i = 0; i < n; ++i) {
        for (int j = 0; j < n; ++j) {
            std::cout << *(C + i * n + j) << " ";
        }
        std::cout << std::endl;
    }

    return 0;
}

错误输出 #

Matrix C (result):
72 0 0 
207 0 0
342 0 0

预期输出 #

Matrix C (result):
30 24 18
84 69 54
138 114 90

错误原因分析 #

核心问题出在multiply_matrices函数的内层累加语句：

*(C + i * n) += *(A + i * n + k) * *(B + k * n + j);

这里的*(C + i * n)指向的是矩阵C第i行的第一个元素（即C[i][0]），但按照矩阵乘法的逻辑，我们需要将乘积累加到C[i][j]的位置。

在循环过程中：

1. 每次进入j循环，都会先把C[i][j]清零，但后续的累加操作完全没有用到这个位置；
2. 所有j对应的乘积项都被累加到了C[i][0]，导致第一列的数值是该行所有列的正确结果之和，而其他列因为只被清零却没有被赋值，保持为0。

比如i=0时，j从0到2，三次循环的累加都会往C[0][0]加值，最终得到30+24+18=72，和错误输出一致。

修复方法 #

只需要将累加语句中的指针定位修正为C[i][j]的位置即可，也就是把*(C + i * n)改为*(C + i * n + j)：

修复后的multiply_matrices函数：

void multiply_matrices(int* A, int* B, int* C, int n) {
    for (int i = 0; i < n; ++i) {
        for (int j = 0; j < n; ++j) {
            *(C + i * n + j) = 0; // Clear the element in C
            for (int k = 0; k < n; ++k) {
                // 修正指针定位，指向C[i][j]
                *(C + i * n + j) += *(A + i * n + k) * *(B + k * n + j);
            }
        }
    }
}

运行修复后的代码，输出将与预期结果一致。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者AstralHex