N-dimension matrixes example

matrixes.h

#ifndef MATRIXN_H_
#define MATRIXN_H_

#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif

typedef unsigned long int dimen_t;

#define MATRIXN(N, name, dtype) \
typedef struct name##Matrix##N { \
   dimen_t dimens[N]; \
   dtype* values; \
} name##Matrix##N##_t;



#define MATRIXN_SET(N, name, dtype) \
void name##Matrix##N##_set(name##Matrix##N##_t* const matrix, const dimen_t dimens[N], dtype value) { \
	if (matrix == NULL || matrix->values == NULL) return; \
	dimen_t idx = 0; \
	for (int i = 0; i < N; i++) { \
		if (matrix->dimens[i] < dimens[i]) return; \
		dimen_t size = dimens[i]; \
		for (int j = 0; j < i; j++) { \
			size *= matrix->dimens[j]; \
		} \
		idx += size; \
	} \
	matrix->values[idx] = value; \
}

#define MATRIXN_GET(N, name, dtype) \
dtype* name##Matrix##N##_get(const name##Matrix##N##_t* const matrix, const dimen_t dimens[N]) { \
	if (matrix == NULL || matrix->values == NULL) return NULL; \
	dimen_t idx = 0; \
	for (int i = 0; i < N; i++) { \
		if (matrix->dimens[i] < dimens[i]) return NULL; \
		dimen_t size = dimens[i]; \
		for (int j = 0; j < i; j++) { \
			size *= matrix->dimens[j]; \
		} \
		idx += size; \
	} \
	return matrix->values + idx; \
}

#define MATRIXN_CLEAR(N, name) \
void name##Matrix##N##_clear(name##Matrix##N##_t* const matrix) { \
	if (matrix == NULL || matrix->values == NULL) return; \
	free(matrix->values); \
	matrix->values = NULL; \
	for (int i = 0; i < N; i++) matrix->dimens[i] = 0; \
}

#define MATRIXN_FREE(N, name) \
void name##Matrix##N##_free(name##Matrix##N##_t** const matrix) { \
	if (matrix == NULL || *matrix == NULL) return; \
	name##Matrix##N##_clear(*matrix); \
	free(*matrix); \
	*matrix = NULL; \
}

#define MATRIXN_PREPARE(N, name, dtype) \
int name##Matrix##N##_prepare(name##Matrix##N##_t* const matrix, const dimen_t dimens[N]) { \
	if (matrix == NULL) return 0; \
	name##Matrix##N##_clear(matrix); \
	dimen_t size = 1; \
	for (int i = 0; i < N; i++) size *= dimens[i]; \
	if (size == 0) return -1; \
	matrix->values = (dtype*) calloc(size, sizeof(*(matrix->values))); \
	for (int i = 0; i < N; i++) matrix->dimens[i] = matrix->values ? dimens[i] : 0; \
	return matrix->values ? 0 : -1; \
}

#define MATRIXN_ALLOCATE(N, name) \
name##Matrix##N##_t* name##Matrix##N##_create(const dimen_t dimens[N]) { \
	name##Matrix##N##_t* matrix = calloc(1, sizeof(*matrix)); \
	if (name##Matrix##N##_prepare(matrix, dimens) != 0) { \
		free(matrix); \
		return NULL; \
	} \
	return matrix; \
}




// functions implementations
#define MATRIXN_INFRA_C(N, name, dtype) \
	MATRIXN_CLEAR(N, name) \
	MATRIXN_PREPARE(N, name, dtype) \
	MATRIXN_SET(N, name, dtype) \
	MATRIXN_GET(N, name, dtype)


// struct and functions
#define MATRIXN_INFRA(N, name, dtype) \
	MATRIXN(N, name, dtype) \
	MATRIXN_INFRA_C(N, name, dtype)


// struct and functions + dynamic allocations for structs
#define MATRIXN_STRUCT_INFRA(N, name, dtype) \
	MATRIXN_INFRA(N, name, dtype) \
	MATRIXN_FREE(N, name) \
	MATRIXN_ALLOCATE(N, name)


// struct and function's declarations for header files
#define MATRIXN_INFRA_H(N, name, dtype) \
	MATRIXN(N, name, dtype) \
	void name##Matrix##N##_clear(name##Matrix##N##_t* const matrix) \
	int name##Matrix##N##_prepare(name##Matrix##N##_t* const matrix, const dimen_t dimens[N]) \
	void name##Matrix##N##_set(name##Matrix##N##_t* const matrix, const dimen_t dimens[N], dtype value) \
	const dtype* const name##Matrix##N##_get(const name##Matrix##N##_t* const matrix, const dimen_t dimens[N])


// struct and function's declarations for header files + declarations for dynamic allocations
#define MATRIXN_STRUCT_INFRA_H(N, name, dtype) \
	MATRIXN_INFRA_H(N, name, dtype) \
	void name##Matrix##N##_free(name##Matrix##N##_t** const matrix) \
	name##Matrix##N##_t* name##Matrix##N##_create(const dimen_t dimens[N])


#ifdef __cplusplus
}
#endif

#endif