将（指向可变大小数组的指针）转换为（指向指针的指针）

Question

当我将 [pointer to a variable sized array] 转换为 [pointer to pointer] 时，究竟会发生什么？

int ar[r][c];
int **ptr = (int**)ar;  // implicit casting not allowed
ptr[0][0] = 100;

上面的代码给出了运行时错误。

将可变大小的数组转换为指针按预期工作：

int ar[c];
int *ptr = ar;
ptr[0] = 100;

这里ar 衰减为指向第一个元素的指针。

但是当将int(*)[c] 转换为int** 时，内部会发生什么？为什么读取/写入int**变量时会导致运行时错误？

Answer 1

问题是ptr[0] 或*ptr 应该是一个指针，但它不是。也就是说，ptr[0] 或 *ptr 不包含有效指针。在这个地址有数组 ar 的第一个元素。所以当你使用表达式ptr[0][0] 时你会得到一个运行时错误，一般情况下程序行为是未定义的。

Answer 2

数组不是指针。

数组是一块连续的数据块，所有相同类型的数据都打包在一起。碰巧的是，如果您有一个指向第一个元素的指针，并且您知道数据的类型，那么您可以使用指针执行许多与数组相同的操作。

foo[5] 在数组上获得第 5 个元素，在指向第一个元素的指针上也获得第 5 个元素。

其实你可以将数组转换为foo类型隐式转换为指向第一个元素的指针。

现在，你正在做的是完全不同的事情。指向第一个元素的指针是指向int[5] 的指针——整个数组。

假设您有一个长度为 5 的指向int* 的指针数组。它们中的每一个都可以指向不同的int[5]，并且您可以将int*[6] 用作二维数组。但是你会注意到这里我们有一个指向int* 的指针数组，而不是int[5] 的数组。由于数组不是指针，所以它们是不同的东西。

现在，我们可以解决这个问题了。

template<unsigned...>struct indexes{typedef indexes type;};
template<unsigned Max, unsigned...Is> struct make_indexes:make_indexes<Max-1, Max-1, Is...>{};
template<unsigned...Is> struct make_indexes<0, Is...>:indexes<Is...>{};
template<unsigned Max> using make_indexes_t = typename make_indexes<Max>::type;

template<typename T, unsigned N, unsigned M, unsigned... Is>
std::array<T*, M> as_array_of_pointers( indexes<Is...>, T(&arr)[M][N] ) {
  return { arr[Is]... };
};
template<typename T, unsigned N, unsigned M>
std::array<T*, M> as_array_of_pointers( T(&arr)[M][N] ) {
  return as_array_of_pointers( make_indexes_t<M>{}, arr );
}

以上是花哨的C++11写法：

std::array<int*, 5> arr = { ar[0], ar[1], ar[2] };

现在你可以把你的ar 变成一个指针数组。如果你有一个使用int** 的函数，你可以调用as_array_of_pointers 并获取一个指向第一个元素的显式指针，并依靠临时生命周期来完成这项工作：

void foo( int** x ) {}

int main() {
  int a[5][3] = {0};
  foo( &(as_array_of_pointers(a)[0]) );
}

这需要 C++11。您可以改为在 C++03 中手动完成。

您看到的崩溃（通过未定义的行为）可能是由于将数组的第一个元素重新解释为指向int 的指针，而不是一个或多个int（取决于相对大小指针和int 在您的系统上）。

live example

Answer 3

当您声明 int **ptr 时，它指的是一个 int 指针数组。但是你声明了一个 int 数组的数组。

这就是语言不为此提供任何隐式转换的原因，因为这两种类型实际上并不相关。

像你一样操作转换的结果有未定义的行为。