关于指针的几个干扰

Question

我已经阅读了几个关于网站指针和互联网 PDF 的主题。但是有很多事情我到现在还不是很清楚：

在 PDF 中写到，可以将具有 10 行和 20 列的二维数组声明为 int (*ary)[20] 而不是 int array[10][20]

他们解释：

"ary被定义为指向一组连续的指针， 一维、20 元素的整数数组。”

在互联网上的许多网站中，他们只是说int (*ary)[20] 是指向 20 个整数数组的指针的声明。

Answer 1

主要是要了解 C 除了一维数组之外没有其他任何东西。是的，二维数组（例如矩阵）在 C 中并不存在。

但是，数组有元素，所有元素都具有相同的字节大小（由sizeof 给出）和类型。因此，您可以拥有数字数组、指针数组、struct-s 数组，甚至是数组数组（例如整数）。

所以滥用，你可以说一个数组数组是一个矩阵（所以有些人声称二维数组存在于 C 中。我觉得这是夸大其词）。但它（例如声明为int a[10][20]; 的东西）实际上仍然是一维数组（由 10 个元素组成，每个元素是一个数组），由一维数组（由 20 个整数组成）组成。在许多情况下，指针数组很有用（例如“字符串”数组）。

C99（或更高版本）中一个有趣的特性是flexible array members。有了它，您可以巧妙地定义您自己的Matrixabstract data type，用作opaque pointer（有关一些代码，请参阅this 答案）。

在许多情况下（特别是当您将数组（在赋值右侧）分配给某个左值（如变量，或将数组作为参数传递给某个函数）时，数组会衰减为指针。但他们的sizeof 和类型不同。

查看一些C reference 站点（很久以后，查看n1570 C 标准，例如它的§6.5.2.1 数组下标）。阅读How to debug small programs

顺便说一句，C 中很少需要像 int a[10][20]; 这样的所谓 2D 数组（除非您专门研究编译时已知的 固定 维矩阵的数值计算；我猜那个游戏开发人员可能经常使用typedef double transform3Dmatrix_ty[3][3]; 之类的类型）。在 30 多年的编程经验中，我几乎从未使用过二维数组。

我不会假装在几段中教你 C。你会发现很多好书（也有一些非常糟糕的）。

Answer 2

这些是数组：

int a[10];
int b[10][20];

这些是指针：

int *p1;
int (*p2)[20];

它们是不同的。它们不一样。

但是，即使它们不同，您也可以这样做：

p1 = a;
p2 = b;

现在p1 指向a，p2 指向b。

当您说p1 = a 时，它是简写。就像你写的一样

p1 = &a[0];

严格来说，p1 指向a 的第一个元素。类似地，p2 = b 与 p2 = &b[0] 类似，并使 p2 指向 b 的第一个元素。但是，由于b 是一个数组数组，所以b 的第一个元素是一个20 个整数的数组。

另外，如果您将a 和b 传递给函数，如下所示：

f(a, b);

函数的定义应该是什么样的？事实证明，有两种方法可以查看它。你可以声明

void f(int a[], int b[20][]) { ... }

这使得f 的参数看起来像你认为你传递的那样。但事实证明传递的实际上是指针，所以f也可以这样声明：

void f(int *a, int (*b)[20]) { ... }

无论如何，这就是为什么你读到的那页表明数组int a[10][20] 和指针int (*p2)[20] 之间存在某种等价性。存在“某种等价”，但这并不意味着它们是同一类型。 （完全没有。出于这个原因，大多数人宁愿在这种情况下不再使用“等价”这个词。）

Answer 3

声明

int (*ary)[20];

和

int ary[10][20];

非常不同。第一个确实声明了一个指向由 20 个 int 元素组成的数组的指针。第二个声明了一个包含 10 个数组的数组，该数组包含 20 个 int 元素。

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您必须记住的是，数组自然衰减为指向其第一个元素的指针。

对于像这样的简单数组

int simple_array[10];

那么在表达式中使用普通的simple_array与&simple_array[0]相同，表达式的类型为int *。

现在是数组数组

int complex_array[10][20];

如果你在表达式中使用complex_array，它仍然会产生一个指向它的第一个元素的指针，即&complex_array[0]。现在的区别在于表达式的类型：&complex_array[0]（或普通等效的complex_array）是int (*)[20]。

利用这些信息，您可以轻松地创建一个指向complex_array 的指针，并使其指向complex_array 的第一个元素：

int (*complex_array_pointer)[20];

// Make complex_array_pointer point to the first element of complex_array
// i.e. make complex_array_pointer point to complex_array[0]
complex_array_pointer = complex_array;

Answer 4

您只需要考虑ary 是指向其第一个元素的指针。请注意语法ary[index] 等同于*(ary + index)，它将帮助您了解它的工作原理。

Answer 5

int array[10][20] 是一个有 10 个项目的数组，每个项目是一个 20 个整数的数组。或者，如果您愿意：它是一个 10x20 int 的二维数组。

int (*ptr)[20] 是一个指向 20 个整数数组的数组指针。它不为数组分配任何内存，但它可以指向一个。

如果你写

int array[10][20];
int (*ptr)[20] = array;

然后array“衰减”为指向第一个元素的指针。 int [10][20] 的第一个元素是 int[20]。而int (*ptr)[20] 是指向这样一个元素的指针，所以这很好。

您可能会因为动态分配二维数组而感到困惑，可以这样做：

int (*ptr)[20] = malloc( sizeof(int[10][20]) );

这里，ptr 指向 int[10][20] 数组的第一个元素（int[20]）。