为什么我需要使用 type** 来指向 type*？

Question

这几天我一直在阅读 Learn C The Hard Way，但这是我想真正理解的内容。作者 Zed 写道，char ** 用于“指向（指向 char 的指针）的指针”，并说这是必要的，因为我试图指向二维的东西。

这是网页上写的确切内容

一个 char * 已经是一个“指向 char 的指针”，所以它只是一个字符串。但是，您需要 2 个级别，因为名称是二维的，这意味着您需要 char ** 作为“指向（char 的指针）”类型的指针。

这是否意味着我必须使用一个可以指向二维的变量，这就是为什么我需要两个**？

稍微跟进一下，这是否也适用于n维？

这是相关代码

char *names[] = { "Alan", "Frank", "Mary", "John", "Lisa" };
char **cur_name = names;

Answer 1

不，该教程质量有问题。不建议继续阅读。

char** 是一个指向指针的指针。它不是二维数组。 它不是指向数组的指针。 它不是指向二维数组的指针。

本教程的作者可能会感到困惑，因为有一种普遍存在的错误做法，即您应该像这样分配动态 2D 数组：

// BAD! Do not do like this!
int** heap_fiasco;
heap_fiasco = malloc(X * sizeof(int*));
for(int x=0; x<X; x++)
{
  heap_fiasco[x] = malloc(Y * sizeof(int));
}

然而，这不是一个二维数组，它是一个缓慢的、碎片化的查找表，分配在整个堆中。访问查找表中一项的语法heap_fiasco[x][y] 看起来就像数组索引语法，因此很多人出于某种原因认为这是您分配二维数组的方式。

动态分配二维数组的正确方法是：

// correct
int (*array2d)[Y] = malloc(sizeof(int[X][Y]));

您可以看出第一个不是数组，因为如果您这样做memcpy(heap_fiasco, heap_fiasco2, sizeof(int[X][Y]))，代码将崩溃并烧毁。这些项目没有分配在相邻的内存中。

同样memcpy(heap_fiasco, heap_fiasco2, sizeof(*heap_fiasco)) 也会崩溃和烧毁，但出于其他原因：你得到的是指针的大小而不是数组。

虽然memcpy(array2d, array2d_2, sizeof(*array2d)) 可以工作，因为它是一个二维数组。

Answer 2

指针花了我一段时间才理解。我强烈推荐绘制图表。

请阅读并理解this part of the C++ tutorial（至少就指针而言，这些图表确实对我有帮助）。

告诉你你需要一个指向二维数组的 char 指针的指针是谎言。您不需要它，但这是一种方法。

内存是连续的。如果你想像 hello 一样将 5 个字符（字母）放在一行中，你可以定义 5 个变量并始终记住使用它们的顺序，但是当你想保存一个单词时会发生什么有6个字母？你定义了更多的变量吗？如果只是将它们按顺序存储在内存中会不会更容易？

所以你要做的就是向操作系统请求 5 个字符（每个字符恰好是一个字节），系统会返回给你一个内存地址，你的 5 个字符序列开始的地方。您获取此地址并将其存储在我们称为指针的变量中，因为它指向您的内存。

指针的问题在于它们只是地址。你怎么知道那个地址存储了什么？是 5 个字符还是 8 个字节的大二进制数？或者它是您加载的文件的一部分？你怎么知道的？

这就是像 C 这样的编程语言试图通过给你类型来帮助你的地方。类型告诉你变量存储的是什么，指针也有类型，但它们的类型告诉你指针指向什么。因此，char * 是一个指向内存位置的指针，该位置保存单个char 或chars 序列。可悲的是，您需要记住自己有多少chars。通常，您将该信息存储在一个变量中，以提醒您那里有多少个字符。

那么当你想要一个二维数据结构时，你如何表示呢？

最好用一个例子来解释。让我们做一个矩阵：

1  2  3  4
5  6  7  8
9 10 11 12

它有 4 列和 3 行。我们如何存储它？

好吧，我们可以制作 3 个序列，每个序列有 4 个数字。第一个序列是1 2 3 4，第二个是5 6 7 8，第三个也是最后一个序列是9 10 11 12。因此，如果我们要存储 4 个号码，我们将要求系统为我们保留 4 个号码并给我们一个指向它们的指针。这些将是指向数字的指针。然而，由于我们需要其中的 3 个，我们将要求系统给我们 3 个指向 pointers numbers 的指针。

这就是你最终得到建议的解决方案的方式......

另一种方法是意识到您需要 4 乘以 3 的数字，然后要求系统将 12 个数字按顺序存储。但是，您如何访问第 2 行和第 3 列中的数字？这就是数学的用武之地，但让我们在我们的示例中尝试一下：

1  2  3  4
5  6  7  8
9 10 11 12

如果我们将它们彼此相邻存储，它们将如下所示：

offset from start:  0  1  2  3    4  5  6  7    8   9  10  11   
numbers in memory: [1, 2, 3, 4], [5, 6, 7, 8], [9, 10, 11, 12]

所以我们的映射是这样的：

row | column | offset | value
 1  |   1    |   0    |   1
 1  |   2    |   1    |   2
 1  |   3    |   2    |   3
 1  |   4    |   3    |   4
 2  |   1    |   4    |   5
 2  |   2    |   5    |   6
 2  |   3    |   6    |   7
 2  |   4    |   7    |   8
 3  |   1    |   8    |   9
 3  |   2    |   9    |  10
 3  |   3    |  10    |  11
 3  |   4    |  11    |  12

我们现在需要制定一个简单易用的公式来将行和列转换为偏移量...当我有更多时间时，我会回到它...现在我需要回家（对不起）...

编辑：我有点晚了，但让我继续。要从行和列中找到每个数字的偏移量，您可以使用以下公式：

offset = (row - 1) * 4 + (column - 1)

如果你注意到这里的两个-1 并考虑一下，你就会明白这是因为我们的行和列编号以 1 开头，我们必须这样做，这就是为什么计算机科学家更喜欢从零开始的原因偏移量（因为这个公式）。但是，使用 C 语言中的指针，当您使用多维数组时，语言本身会为您应用此公式。因此，这是另一种方式。

Answer 3

从您的问题中，我了解到您在问为什么需要 char ** 作为声明为 *names[] 的变量。所以答案是当你简单地写names[]时，它是数组的语法，而数组基本上是一个指针。

所以当你写 *names[] 时，这意味着你指向一个数组。由于数组基本上是一个指针，所以这意味着您有一个指向指针的指针，这就是为什么如果您编写编译器不会抱怨

char ** cur_name = 名称；

在上面一行中，你声明了一个指向字符指针的指针，然后用指向数组的指针初始化它（记住数组也是指针）。