为什么不能将指向整数数组的指针分配给指向整数的指针？答案

【问题标题】：why can't a pointer-to-array-of-ints be assigned to a pointer-to-int?为什么不能将指向整数数组的指针分配给指向整数的指针？
【发布时间】：2020-03-16 13:43:47
【问题描述】：

在 c prime plus 中，它告诉我遵循了一些分配规则：

不能将指向整数数组的指针分配给指向整数的指针。

 int *pt; int a[3][2];
 pt=a; /* invalid */

不能将指向二整数数组的指针分配给指向三整数数组的指针。

 int (*pt)[3]; int a[3][2];
 pt=a; /* invalid */

坦率地说，我对这个解释感到困惑。因为虽然上面的指针是指向不同对象的指针，但是在内存中，指针都是以无符号的十六进制地址存储的，也就是说它们具有相同的存储形式。它们统一为 8 位（64 位操作系统）或 4 位（32 位操作系统）。那么为什么他们不能在根本原因上相互分配呢？因为编译器禁止这类赋值？

【问题讨论】：

标签： c arrays pointers

【解决方案1】：

语言有类型的一个主要原因是帮助程序员避免犯错。指向不同类型事物的指针本身被视为不同类型。像这样的规则会捕捉到许多错误，程序员可能会将指针分配给错误的东西。

一个int，一个两个int的数组，一个三个int的数组是不同类型的东西，所以指向它们的指针是不同类型的指针，C的规则需要编译器去诊断任何将一个分配给另一个的尝试。（这可以通过使用强制转换来显式转换指针来覆盖，但在您了解有关使用不同类型的别名对象的 C 规则之前应该避免这种情况。）

最简单的，设置int *pt指向int a[3][2]的第一个元素，你可以使用pt = &a[0][0];或pt = a[0];。在后者中，由于a 是由两个int 组成的三个数组的数组，所以a[0] 是由两个int 组成的数组。当在表达式中使用不是sizeof 或一元&¹ 的操作数时，它会自动转换为指向其第一个元素的指针，因此它的行为与&a[0][0] 相同。

顺便提一下，语句“…指针都以无符号的十六进制地址存储，这意味着它们具有相同的存储形式。它们统一为 8 位（64 位操作系统）或 4 位（32 位操作系统）”通常不正确。 C 标准允许不同类型的指针具有不同的表示形式。这在现代 C 实现中并不常见，但确实存在。

脚注

¹ 用于初始化字符数组的字符串文字也不会转换为指针。

【讨论】：

【解决方案2】：

类型 matters 用于指针，就像它用于整数、浮点数、字符串等一样。指针运算是根据指向的类型完成的。假设您有以下指针和对象：

int i;
int *pi = &i

int arr[10];
int (*pa)[10] = &arr;

如果表达式p 的计算结果为i 的地址，那么p + 1 的计算结果为i 之后的下一个int 对象的地址。同样，如果pa 计算为arr 的地址，则pa + 1 计算为int 的下一个10 元素数组的地址，arr 之后。

这就是数组下标的工作方式 - 表达式 a[i] 定义为 *(a + i) - 给定起始地址 a，偏移量 i objects（不是字节！）从该地址并取消引用结果。

指向不同类型的指针本身就是不同的类型，并且与其他类型一样，不必具有相同的大小和表示：

6.2.5 类型
...
28 指向 <strong>void</strong> 的指针应具有与指向字符类型的指针。⁴⁸⁾ 同样，指向合格或不合格版本的指针兼容类型应具有相同的表示和对齐要求。全部指向结构类型的指针应具有相同的表示和对齐要求作为彼此。所有指向联合类型的指针都应具有相同的表示形式和对齐要求彼此。指向其他类型的指针不必相同表示或对齐要求。
^{48) 相同的表示和对齐要求意味着可互换性
函数的参数、函数的返回值以及联合的成员。}

^{C 2011 Online Draft}

在大多数现代桌面和服务器系统（阅读：x86）上，指针类型都具有相同的大小和表示，但这是实现的功能，而不是语言。 int * 不必与int (*)[3] 具有相同的大小或表示形式。

因此，这就是为什么您不能将一种类型的指针分配给另一种类型的原因，除非它们是兼容的类型，或者其中之一是 void *，或者您使用显式转换：

int *p = (int *) &arr;

【讨论】：

【解决方案3】：

指针变量int (*pt)[3]与数组int a[3][2]不兼容，但指针变量int (*pt)[2]与数组兼容。

初看 C 程序员，声明 int a[3][2]; 可能看起来像是将 a 声明为长度为 2 的数组，其中每个元素都是长度为 3 的 int 数组，但乍一看在那种情况下会欺骗。声明 int a[3][2]; 实际上是将 a 声明为长度为 3 的数组，其中每个元素是长度为 2 的 int 数组。它可以用伪英语阅读，其维度与它们在声明中出现的顺序相同，即“declare a as array[3] of array[2] of int”。在多维数组声明中，“内部”维度出现在“外部”维度的右侧。

声明int (*p2)[2]; 可以用伪英语读作“declare p2 as pointer to array[2] of int”，当然int (*p3)[3]; 可以读作“ 将 p3 声明为指向 int 数组 [3] 的指针”。指向类型为不同长度的数组类型的指针类型相互不兼容，所以p2的类型与p3的类型不兼容。

当在一个表达式（某些类型的表达式除外）中，多维数组衰减到指向其第一个元素的指针时，衰减过程中消除的是第一个维度（最左边或最外层的维度），并且所有剩余的维度（如果有的话）都保存在指向的类型中。例如，T [A][B][C] 类型的数组 ("array[A] of array[B] of array[C] of T") 将衰减为 T (*)[B][C] ("指向数组 [C] 的数组 [B] 的 T") 的指针。

在表达式p2 = a; 和p3 = a; 中，a 衰减为&a[0]，其类型为int (*)[2]（“指向整数数组[2] 的指针”）。该指针类型与p2 的指针类型兼容，但与p3 的指针类型不兼容。赋值表达式p2 = a; 是可以的，但是赋值表达式p3 = a; 涉及到不兼容的指针类型之间的赋值。

【讨论】：