C/C++中访问多维静态数组的指针

Question

我知道，静态数组在内存中是连续排列的。例如，int T[10][10]基本上与int T[100]存储方式相同。我可以通过多种方式访问索引为i，j的元素，例如：

int T[10][10];
/*filling array*/
int i=3, j=7;
int x = T[i][j];
//EDIT - old and wrong: int * ptr = T;
int * ptr = &T[0][0];
int y = *(ptr + 10* i + j);

另一方面，当我自己创建动态分配的二维数组时：

int ** T;
T = malloc(10 * sizeof(int *));
for(i = 0; i < N; i++) 
    T[i] = malloc(10 * sizeof(int));

我的数组包含指针

显然，我可以通过以下方式访问这个数组的元素：

int i=3, j=7;
int x = *(*(T+i)+j);

现在我的问题是：为什么静态数组可以工作，它是如何工作的？ 为什么？

int T[10][10];
/*filling array*/
int i=3, j=7;
int x = *(*(T+i)+j);

当这个表不包含指向数组的指针时，如何将好的值返回给x？在我看来，*(*(T+i)) 在那里没有意义，即使有，它也应该返回T[0][i]，因为T指向数组的第一个元素。编译器如何解释这个问题，* 在这里是否是其他的东西而不是解引用？请给我解释一下。

- Kaznov

---

1. C不等于C++，这段程序不能在C++编译通过。
2. 你的先决条件有误：int **不是一个二维数组，不能指向一个二维数组，也不能代表一个二维数组。
3. 分配一个二维数组。你认为静态数组的假设为什么不适用于动态分配的二维数组？

- too honest for this site

尝试通过指针访问2D数组是一个不好的想法。2D数组在不同的机器上存储方式不同。 - user6754053

@MarkYisri：错误！写T[i][j]和*(*(T+i)+j)是完全相同的（根据[]运算符的定义）。 - Martin Bonner supports Monica

@MartinBonner: 对于2D数组和指向指针（也称为不规则数组）它们具有非常不同的语义！相同的语法并不意味着相同的语义！ - too honest for this site

@TheVee：你看过[]运算符的定义吗？抽象机器将涉及两个解引用。编译器将优化为您显示的表达式。（尽管请注意，实际上它将是*((int*)T + i*s + j) - 强制转换是必需的，因为T会衰减为“指向包含10个整数的数组的指针” - 并且偏移量将全错）。 - Martin Bonner supports Monica

Answer 1

首先：

int * ptr = T;

这样做实际上是行不通的，至少你的编译器会大声抱怨。正确的做法是：

int * ptr = &t[0][0];

这个问题与你的问题实际上非常相关。

众所周知，在表达式中使用数组会被退化为指针。例如：

char foo[10];

bar(foo);

当数组被用于表达式中，比如作为函数的参数时，数组会退化(decay)为指向底层类型的指针。这里使用foo会得到一个char *类型的指针。

但是需要注意的是：数组只会退化一级。如果该数组是一个二维数组，在这种情况下，该数组不会退化为底层值(在本例中为int)。而是会退化为指向一维数组的指针。

int T[10][10];
/*filling array*/
int i=3, j=7;
int x = *(*(T+i)+j);

以下是发生的步骤：

1. T 衰变成一个指向包含 10 个整数的数组的指针，或者说是 int (*)[10]

2. 加上 i 的值会将指针往前移动。指针向前移动的距离取决于所指向元素的大小。由于指针指向的是 包含 10 个整数的数组，因此指针会相应地向前移动。如果 i 是2，则粗略地说，指针会向前移动两个 包含10个整数的数组 的距离。

3. * 运算符将 "指向包含 10 个整数的数组" 转换为 "一个包含 10 个整数的数组"。换句话说：从 int (*)[10] 到 int [10]。

4. 由于结果用在表达式中，即 + j 的左操作数中，而左操作数是数组类型，因此数组类型会衰减为 "指向 int 的指针"。

5. 将 j 添加到结果中，并进行解引用操作。

- Sam Varshavchik

---

int *ptr = T; should be equal to int *ptr = &T[0][0]; - user6754053

@MarkYisri - 你错了。自己试试看： t.C:4:14: 错误：无法将 'int (*)[10]' 转换为 'int*' 进行初始化 int * ptr = T;。 - Sam Varshavchik

我有点错过了答案。OP似乎在问为什么相同的语法对于二维数组和int **都有效。这似乎是初学者（以及一些不太初级的人）认为后者也是二维数组的主要原因（他们是错误的）。 - too honest for this site

C语言只需要一个显式转换，这里是完全可以的：int *ptr = (int *) T;，因为多维数组的第一行始于数组的开头，所以总是会得到预期的结果！ - Serge Ballesta

Answer 2

Why does

int T[10][10];
/*filling array*/
int i=3, j=7;
int x = *(*(T+i)+j);

return good value to x

"魔法都在 *(*(T+3)+7) 中（我已将其转换为文字值）。

T 是一个大小为 10 的数组，其中包含大小为 10 的 int 数组。

当 T 在表达式中使用时，它会退化为指向其第一个元素的指针，因此它会退化为“指向大小为 10 的 int 数组”的指针”。

将整数添加到该指针将推进到数组的第四个元素。

因此，T+3 是指向 10 个 int 的数组的指针，特别是 T 中的第四个这样的数组。

*(T+3) 通过该指针间接引用，以给出类型为“10 个 int 的数组”的 l 值。

啊哈！这是另一个在表达式中使用的数组 - 因此它会衰减为指向其第一个元素的指针！ （在 sizeof 中不会衰减，因此 sizeof(*(T+3)) 通常为 40。）

(*(T+3) + 7) 只是指向数组中的第八个元素，然后..."

"

*(*(T+3) + 7)是int类型的l-value！

"

- Martin Bonner supports Monica