指针、多维数组和地址

Question

指针、多维数组和地址

c

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假设我们有：int A [5] [2] [3]；现在，如果我这样做：A[1][0][0] = 4; 是什么意思：

1.) A [1]和A [1][0]是指针吗？

2.) 如果A[1]是指针，那么它将存储指针A[1][0]的地址？

3.) 如果A[1][0]是指针，则它将存储A[1][0][0]的地址，A[1][0][0]不是指针而只是存储值4的变量？

如果上述观点正确，那么为什么以下代码会给我们相同的整数地址：

int main(void)
{
        int A [5] [2] [3];
    A[1][0][0]=4;

    printf("%d\n\n", A[1]);
    printf("%d\n\n", A[1][0]);
    printf("%d\n\n",&A[1][0][0]);

        system("pause");
}

在这里，我假设A [1]是一个指向另一个指针A [1] [0]的指针，因此存储指针A [1] [0]的地址。而A [1] [0]是一个指向变量A [1] [0] [0]的指针，因此存储变量A [1] [0] [0]的地址。

请帮助我！

- John Nash

虽然与你的问题无关，但“printf（）”格式“％d”预期是一个'int'，如果你没有提供它，就会出现未定义行为，这是不好的。你给了它'A [1]'一个2x3-int数组衰减成指向int的指针， 'A [1] [0]'一个3-int数组衰减成指向int的指针，以及'＆A [1] [0] [0]'一个指向int的指针。如果sizeof（int）<sizeof（int *），则可能只会看到部分指针值;如果sizeof（int）> sizeof（int *），则可能会看到垃圾;但适当的Machiavellian编译器可以发出代码来擦除您的硬盘并仍符合标准。 - mlp

6个回答

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C语言中的多维数组不使用指针。虽然指针到指针到指针的访问可能看起来类似，但实际数据可能不是连续的，并且需要存储所有地址的开销。在C中访问多维数组是一种语法糖：

char a[5][7][9]
a[d][h][w]  <<==>>  ((char*)a)[((9*7*d)+(9*h)+w]

C数组都具有一个共同的特性，即它们会衰变（或自动转换为指向数组第一个元素的指针）。因此，

a[1]  (char[7][9])    --decay-->   ((*char)[5][9]) pointer to char array
&a[1] ((*char)[5][9])  no decay

两者是等价的，因为在后者中，您明确地“衰减”指针，而在第一个中则会自动发生。

- Dave

但是我们如何才能得到相同的输出结果呢？int main(void) { int A[5][2][3]; A[1][0][0] = 4;

printf("%d\n\n", A[1]);
printf("%d\n\n", &A[1]);
system("pause");

} - John Nash

我无法格式化它。但问题是：A[1]和&A[1]会给出相同的输出吗？ - John Nash

当情况需要指针时，它们会转换为指向它们的第一个元素的指针。 - Dave

你能解释一下 a[1] (char[7][9]) 如何衰变为 ((*char)[5][9]) 吗？ - John Nash

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如果您使用动态数组（即使用malloc/calloc分配的数组），那么您的假设是正确的。

然而，静态数组是作为一块连续的内存分配的，并且只是指向第一个元素的指针。当您写A[X][Y][Z]时，它基本上等同于*(A + X*YSIZE*ZSIZE + Y*SIZE + Z)，而不是*(*(*(A+X) + Y) + Z)。这样可以更快地访问数据（您不需要访问中间指针），但需要将所有数据分配在一个块中并具有规则的大小。

此处提供有关C语言中静态和动态数组不可互换性的更多信息。

- aland

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变量A是5 * 2 * 3个整数，作为一个块一起分配的。（即30个整数）。

在声明'int A [5] [2] [3];'时没有涉及指针 - 唯一预留的空间是用于保存30个整数值。

当您使用A和下标编写表达式时，因为您已经说明了有3个维度，所以必须按顺序提供所有3个以指定要访问或更改的int值。如果您使用少于3个下标，则只部分指定了要访问的内容；约定是这样的引用被视为请求整个空间中相关部分的地址。

- Art Swri

但是为什么A [1]和＆A [1]会给我们相同的输出：它们都给出了相同的整数地址。 - John Nash

@John Nash：“A [1]”是一个2x3的“int”数组，在指针上下文中，它会衰减为该数组的地址。“＆A [1]”是“'A [1]'的地址”。 - mlp

这只是C语言创建者采用的一种约定。他们认为这是对表达式最合理和相对“自然”的解释。 - Art Swri

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阅读行主序相关内容。

是的，那并没有帮助我，我曾经认为C语言是列主序，但现在我忘记了所有这些东西的含义。

- Mark Harviston

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这可能有点奇怪，但是这是我的解释。想象一下你有六个不同的人，编号从1到6，他们按照从1到6的顺序排列。如果你告诉这个团队（六个人）被分成两组，其中前三个（1-3）在A组，其余的（4-6）在B组。

[1 2 3] [4 5 6]

那么，如果我告诉你谁是团队中的第一个人？你会说第一个人！但是如果我问你谁是团队中A组的第一个成员？它是相同的，第一个人！

此外，如果我告诉你谁是团队中的第四个成员？你会说第四个！那么，如果我问你谁是团队中B组的第一个成员？它是相同的，第四个。

同样的故事发生在你身上; A [1] 是指向大数组（The Team）开头的指针，其中 A [1] [0] 告诉指向大数组（A [1]）内第一个内部数组（THE FIRST GROUP）的开始，它是相同的！然后你说，&A [1] [0] [0]，就像是去问驻留在大数组中的第一个内部数组的第一个成员，你的号码是多少？然后，他会回答相同的话。

不同的是指针的类型和解释方式，但它们的值是相同的。这是因为数组以连续的方式存储元素。

- Ghasan غسان

网页内容由stack overflow 提供, 点击上面的

可以查看英文原文，
原文链接

- Crashworks · Accepted Answer

为了正确回答您的问题，请了解行主序，这是多维数组在C中存储的方式。Wikipedia article有点简略，但其中一个可能更清晰：

http://webster.cs.ucr.edu/AoA/Windows/HTML/Arraysa2.html http://archive.gamedev.net/archive/reference/articles/article1697.html http://www.ibiblio.org/pub/languages/fortran/append-c.html

这里还有一个相关的问题在Stack Overflow上。

回答你的问题，假设你知道行主序存储的工作原理：

int A[5][2][3] 声明了一个连续的内存区域，长度为 5*2*3 个整数：五个大小为两个大小为三个整数的数组。这些数组在线性内存中相邻存储。

&A[0][0][0] == A
&A[0][0][1] == A+1
&A[0][1][0] == A+(1*3)
&A[3][1][2] == A+(3*(2*3))+(1*3)+2

A[1] 技术上不是指针，而是一个数组。它是一个 int [2][3] 数组。但我发现考虑 A[5][2][3] 是一个长度为 30 的扁平内存区域比考虑数组更清晰易懂。

A[0][0][0] is the first integer in that region. 
A[0][0][1] is the second integer. 
A[0][0][2] is the third integer. 
A[0][1][0] is the fourth integer in this flat region. 
A[0][1][1] is the fifth integer. 
And so on until A[1][0][0] is the eleventh integer.

因此，A [1] [0] [0] 的地址比 A [0] [0] [0] 多十个整数；也就是说，&A [1] [0] [0] - &A [0] [0] [0] == 10。因为 C 语言在数组和指针之间的区别上非常宽松，所以当您在表达式中使用A [1]时，它会被解释为地址，即使它实际上意味着“一个由五个数组组成的数组，每个数组又由两个包含三个整数的数组组成”，而这又是“一个由两个包含三个整数的数组组成”的数组。

结果是A [1]并不是存储指针，它本身就是一个指针。您的多维数组中从&A [0] [0] [0]到&A [5] [2] [3]-1的所有内存地址都存储了一个整数。

您在第二点和第三点中考虑的是指向数组的指针（arrays of pointers to arrays），那是另外一回事。

这个问题最好用图片来解释，因此你应该找一本适当的关于C数组的教材或文章。

通常，在学习C语言中指针和数组时，我建议您暂时忘记语言本身，并假装自己是Dennis Ritchie在一台只有56kb平面RAM的PDP-11计算机上发明C语言。拿一张大的方格纸，连续编号每个单元格，假装它代表你的RAM，每个单元格都是一个字节，你可以用铅笔和纸来进行指针运算。

C语言就是在那种环境下发明的，了解其起源将使现代语言更加合理。

顺便提一下，当我尝试写这个答案时，Stack Overflow的标记语言反复更改并破坏了上面我的数组示例中的索引。因此，如果你看到那里的任何数字似乎超出了它们的数组范围，那是编辑器引入的错误。