【C语言】指针和数组的深入理解（第三期）

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目录

1、指针变量在口语中为什么会跟指针混用？

2、指针数组和数组指针 

2.1 什么是指针数组？ 

2.2 什么是数组指针？

2.3 指针数组和数组指针的布局

3、多维数组和多维指针

3.1 二维数组

3.2 二级指针

3.3 一道面试题

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1、指针变量在口语中为什么会跟指针混用？

这里我们先阐述一个问题，为什么很多人会混用指针变量和指针呢？其实说法不是完全错误，为什么呢？请看如下代码：

int main() 
{
	int a = 10; //当 a 做左值，a 是变量
	int b = a; //当 a 做右值，a本质就是10

	int* p1 = &a; //当 p1 做左值，p1是一个变量
	int* p2 = p1; //当 p1 做右值 p1 等价于 &a，也就是a的地址，即指针
	return 0;
}

看以上代码相信大家就能明白了，当指针做右值的时候，他本质上就是一个地址，地址就是指针，所以在这种情况下，指针变量可以理解成指针，但不建议这么理解，之所以在前两期我没有强调这个问题，是怕初学者会弄混淆了，有了前两期的学习，在来看这个问题就很轻松了。

但是我们心里面还是要把指针和指针变量区分开来，知道什么时候是混用什么时候不是混用的，为了书面表达以及名词阐述，后面的内容在口语上可能会混用，但是你们自己要有一个谱，还是建议要区分清楚这两个概念。

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2、指针数组和数组指针 

2.1 什么是指针数组？ 

很多小伙伴在接触指针数组和数组指针的时候是非常头疼的，总会混淆两个的概念， 那么本期会以一个很清晰讲解带大家深入理解：

我们再来回顾一遍数组的定义：具有相同类型元素的集合，我们称为数组

指针是类型吗？不是，指针只是地址，那 int* 是类型吗？double* 是类型吗？是的！分别是整型指针类型，双精度浮点型指针类型，假设我有十个整型指针，也就对应其中十个变量的地址，我们可以把它们放到一个数组里吗？可以的！这就是指针数组：存放指针的数组，每个指针的类型都是一样。

它的语法格式是这样的：int* p[10]  意思是这个数组有十个元素，每个元素类型是 int*，那么指针数组是数组还是指针？数组！存放指针的数组！

2.2 什么是数组指针？

上期我们也学习过 &arr，说它要放在一个数组指针里，我们今天就来探讨下什么是数组指针：

前面我们也了解过，int* p 它是一个可以指向整型数据的指针变量，float* p 它是一个可以指向单精度浮点数数据的指针变量。那么可以理解 *p 表示他是个指针变量，int 就是它对应指向的数据类型，那我如果要指向一个数组呢？

数组的类型是什么？int arr[10] 其实在C语言中这样定义数组在阅读上是有点变扭的，像Java中int[10] arr， 是定义数组，上期也讲过，数组拿 int arr[10] 来说，他的类型就是 int[10]，一个数组十个元素，每个元素是 int 类型。所以我们要拿指针去指向int[10] 这种类型该如何写呢？

int (*p)[10] 这样就是我们的数组指针，因为 [ ] 的优先级比 * 高，所以我们先 p 跟 * 结合，表示它是一个指针变量，指向的类型是 int[10]，刚好跟我们 int* p 的说法吻合。

数组指针是指针！是一个存放数组地址的指针变量。（有时候为了说法方便，会混用指针和指针变量，大家要自己注意区分）

2.3 指针数组和数组指针的布局

为了方便大家的理解，请看以下图片，但是这并不是真实的内存布局。就好似指针变量并没有一根线去指向一个地址，他只是一个变量存放着地址。

所以看到这里，你应该更能理解上一期取地址数组名与数组名的区别了吧！

2.4 数组指针的使用

简单的使用：

void printArr1(int arr[3][5], int row, int col)
{
    for (int i = 0; i < row; i++)
    {
        for (int j = 0; j < col; j++)
        {
            printf("%d ", arr[i][j]);
        }
            printf("\n");
    }
}
void printAarr2(int(*arr)[5], int row, int col)
{
    for (int i = 0; i < row; i++)
    {
        for (int j = 0; j < col; j++)
        {
            printf("%d ", arr[i][j]);
        }
        printf("\n");
    }
}
int main()
{
    int arr[3][5] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 };
    printArr1(arr, 3, 5);
    printAarr2(arr, 3, 5);
    return 0;
}

在我们打印数组中，可以用数组指针来接收，数组名是 arr，表示首元素地址，但是二维数组的首元素的第一行，所以我们这里传递的首元素地址本质是第一行一维数组的地址，所以我们可以用数组指针来接受，因为数组指针是一个指向数组的指针。 

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3、多维数组和多维指针

3.1 二维数组

二维数组，其实也是个麻烦的地方，很多书中都把二维数组画成一个几行几列的图形，这样图确实可以帮助我们理解，但是我们也要清楚一点，这些是示意图，并非真正的内存布局。下面我们来通过代码来看看二维数组在内存中如何布局的：

通过打印每个元素的地址，我们也能发现，二维数组在内存中的布局是连续的。如果我们要画比较真实的内存布局的话，应该这么画：

数组的定义是：具有相同类型元素的集合，数组当中可以保存任何类型，这里的二维数组图是不是相当于数组保存了数组，一个数组有三个元素，每个元素保存了三个数组类型 int[3]，其实我们完全可以理解成，这些二维数组可以当成一维数组来看，只不过它内部的元素也是数组而已，这里就能说明，既然一维数组是线性递增的，而一维数组每个元素又保存的数组，所以整体二维数组也是线性递增的，所以：二维数组可以被看作内部元素是一维数组的数组。

那既然是连续的，我们第一次打印数组每个元素的内存时，是不是可以换种方法打印？

int main() 
{
	int arr[3][3] = { 0 };
	int* p = (int*)arr;
	for (int i = 0; i < 3 * 3; i++)
	{
		printf("%p\n", p + i);
	}
	return 0;
}

但是我们通常也不会这么去做，下面有一道关于二维数组的题，如果你能看懂，并且能自己分析，那就证明对数组的理解没有问题了，一定要注意数组名是什么的问题！

int main()
{
	int arr[3][3] = { 0 };
	printf("%d\n", sizeof(arr)); //36->计算的是整个数组的大小

	printf("%d\n", sizeof(arr[0][0])); //4->算的是第一个元素的大小

	printf("%d\n", sizeof(arr[0])); //12
	//arr[0]相当于第一行一维数组的数组名，单独放在sizeof内部
	//所以算出的是第一行一位数组的大小

	printf("%d\n", sizeof(arr[0] + 1)); //4
	//arr[0]相当于第一行一维数组的数组名，+1为第二行数组数组名
	//并没有单独放在sizeof内部，也没有取地址，所以求的是第二行第一个元素的大小

	printf("%d\n", sizeof(*(arr[0] + 1))); //4
	//arr[0] + 1相当于第二行数组名，对第二行数组名解引用，没有&，也没有单独放在sizeof内部
	//所以求的是第二行第一个元素的大小->数组名代表首元素地址

	printf("%d\n", sizeof(arr + 1)); //4或8
	//arr表示数组首元素地址，+1表示跳过一个元素，所以求得是第二个元素地址的大小
	//地址的大小在32位平台下为4字节，64位平台为8字节

	printf("%d\n", sizeof(*(arr + 1))); //12
	//数组名代表首元素地址，arr表示数组首元素，也就是第一行的一维数组
	//arr+1就是第二行的一维数组的地址，对一维数组的地址解引用，访问的是整个数组，所以是12

	printf("%d\n", sizeof(&arr[0] + 1)); //4或8
	//arr[0]表示数组首元素，也就是第一行的一维数组，取地址取出的是一维数组的地址
	//对数组+1本质跳过一个数组，也就表示第二行的地址，但它并没有单独出现在sizeof内部
	//表示的是第二行首元素的地址，地址大小是4或8字节

	printf("%d\n", sizeof(*(&arr[0] + 1))); //12
	//&arr[0] + 1取出的是第二行一维数组的地址，对整个一维数组的地址解引用，访问的是整个数组

	printf("%d\n", sizeof(*arr)); //12
	//数组名代表首元素地址，解引用访问第一个元素，二维数组的第一个元素是第一行的整个一维数组
	//所以*arr也就是第一行的数组名即arr[0]，单独放在了sizeof内部，计算的是整个一维数组的大小

	printf("%d\n", sizeof(arr[2])); //12
	//arr[2]表示二维数组的第二个元素也就是第二行的数组名，同上，计算的是整个一维数组的大小

	return 0;
}

3.2 二级指针

在学习二级指针之前，我们要了解，指针变量是一个变量，既然是变量就有地址，如果我们要保存一个一级指针变量的地址该如何做呢？用二级指针变量来存放一级指针变量的地址！

简单使用：

二级指针， 当 pp 第一次解引用，访问的是 p 指针变量，如果此时进行赋值，则是修改了 p 里面存放的地址，当 pp 第二次解引用，本质是先访问 p 指针变量，然后对 p 指针变量解引用，最后也就是访问 p 保存地址对应的内容。

至于超过二维的数组，和超过二级的指针，一般用的很少，感兴趣的可以按照上面分析的方法下来自己研究研究。

3.3 一道面试题

int main()
{
	int arr[5][5];
	int(*p)[4];
	p = arr;
	printf("%p,%d\n", &p[4][2] - &arr[4][2], &p[4][2] - &arr[4][2]);
	return 0;
}

我们结合图解，再来分析这道题的解法：

这道题，首先要找出 &arr[4][2] 所对应的地址，这个很简单，可是 &p[4][2] 对应的地址如何找呢？首先我们知道 指针+1 跳过的是对应类型的大小，而 p 的类型是 int[4] 的类型，所以他 +1 可以跳过四个整型，而 p[4][2] 又可以写成 *(*(p+4))，这样一来 p + 4 先是跳过了 16 个整型，因为是二维数组，解引用也就是相当于找到了一维数组，站在 p 的角度 +4 之后解引用可以访问后续的一维数组，在进行 +2 解引用，则跳过了两个整型，就来到了图中的位置。

首先我们来看图，&arr[4][2] 的地址肯定是要高于 &p[4][2] 的，我们也知道，指针相减，得到的是之间的元素个数，所以 &arr[4][2] - &p[4][2] 得到的肯定是 -4，那如果以 %p 打印的话是打印无符号进制，我们将 -4 的补码当成无符号数打印出来就是：0xFFFFFFFC

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下期预告：【C语言】指针和数组的深入理解（第四期）