从C中的指针检索二维数组

Question

我尝试了以下代码

    char arr[5] = {'A', 'E', 'I', 'O', 'U'};
    char (*p_arr)[1] = &arr;
    printf("%c\n", p_arr[0][4]); //returns 'U'

在thisstackoverflow 线程上，

    char (*p_arr2D)[m] = &arr2D //or arr2D

也是n*m 二维数组arr2D 衰减的语法，返回指向其第一个元素的指针，即m 元素的数组。

p_arr[0] 似乎是“反向”数组衰减，从指向数组的指针中检索二维数组。怎么会这样？在上面的代码 sn-p 中，p_arr 是否被解释为 1*5 数组（来自具有 5 个元素的原始一维数组）？

Answer 1

二维数组像一维数组一样存储在内存中How are multi-dimensional arrays formatted in memory?

char (*p_arr)[1] = &arr; 创建一个指针，指向一个包含一个元素 ((*p_arr)[1]) 的 char 指针数组，并通过赋值 &arr 这个指针获取一个已经存在的包含 5 个元素的数组的地址

所以 printf("%c\n", p_arr[0][4]); 打印第 5 个元素 ( U ) 因为 p_arr[0][4] 处理第 1 行中的第 5 个元素

printf("%c\n", p_arr[1][4]); 会报错

所以这段代码有效的原因是二维数组像一维数组一样存储在内存中

Answer 2

此声明

char (*p_arr)[1] = &arr;

不正确，因为声明的指针和初始化程序的类型不兼容。没有从类型char ( * )[5]（初始化程序的类型）到类型char ( * )[1]（声明指针的ty[e）的隐式转换。因此，您需要显式转换以将一种类型的指针重新解释为另一种类型的指针，例如

char (*p_arr)[1] = ( char ( * )[1] )&arr;

至于你的问题，如果你有一个T 类型的对象，其中T 是某种类型

T obj;

还有一个指向对象的指针

T *ptr = &obj;

然后表达式*ptr 或ptr[0] 产生T 类型的引用对象。

所以让我们假设你有以下声明

char arr[5] = {'A', 'E', 'I', 'O', 'U'};
char (*p_arr)[5] = &arr;

对于类型char[5]，即变量arr 的类型，您可以引入typedef 名称。

typedef char T[5];

然后声明看起来像

T arr = {'A', 'E', 'I', 'O', 'U'};
T *p_arr = &arr;

如上所述，表达式*p_arr 或p_arr[0] 产生T 类型的引用对象，即char[5] 类型。

来自 C 标准（6.5.3.2 地址和间接运算符）

4 一元 * 运算符表示间接。如果操作数指向一个 函数，结果是一个函数指示符；如果它指向一个 对象，结果是一个指定对象的左值。如果操作数 类型为“类型指针”，结果类型为“类型”。如果 无效的值已分配给指针，的行为 一元 * 运算符未定义。

和（6.5.2.1 数组下标）

2 后缀表达式后跟方括号 [] 中的表达式是数组对象元素的下标名称。 下标运算符[]的定义是E1[E2]等同于(*((E1)+(E2)))。由于适用于二元+运算符的转换规则，如果 E1 是一个数组对象（相当于一个指向数组对象初始元素的指针）并且 E2 是一个整数，则 E1[E2] 指定 E1 的第 E2 个元素（从零开始计数）。

最后（6.5.6 加法运算符）

7 对于这些运算符，指向一个对象的指针 不是数组元素的行为与指向 长度为 1 的数组的第一个元素，对象的类型为 它的元素类型。

所以在这个声明中

char arr[5] = {'A', 'E', 'I', 'O', 'U'};
char (*p_arr)[5] = &arr;

指针p_arr 不指向数组元素。但是，它可以表现为指向长度为 1 的数组的第一个元素。您可以按以下方式想象它

char arr[1][5] = { {'A', 'E', 'I', 'O', 'U'} };
char (*p_arr)[5] = arr;

所以表达式p_arr[0] 给出了想象的二维数组的第一个元素，它是char[5] 类型的元素。

Answer 3

首先，char (*p_arr)[1] = &arr; 行是无效的 C。您的编译器必须给出诊断消息。 p_arr 是一个指向 1 个字符数组的数组指针，但您将其分配为指向 5 个字符数组。

至于为什么看起来你有一个二维数组——你没有有一个——是因为p_arr[0] 像任何其他指针算法一样工作，给你指向的项目“offset + 0”。哪个是数组。然后您访问数组中的第 4 项。

指针算术原理的一个简单示例如下：

int a;
int* ptr = &a;
ptr[0] = whatever; // perfectly valid C

ptr[0] 保证等同于*(ptr+0)。

正确使用数组指针应该是printf("%c\n", (*p_arr)[4])。在这种情况下它恰好可以工作，但在其他情况下，您可能会调用未定义的行为，因为不允许 p_arr 指向超出分配的内存。

Answer 4

您将 p_arr 声明为指向字符数组的指针（并且该数组的长度为 1，这肯定是问题的迹象）。

您可能想要更简单的语法：

char *p_arr = arr;

或者也许：

#include <stdio.h>

int main() {
    char arr[] = {"Hello world"};
    char *p[3] = {NULL, arr, NULL};

    printf("%s %c\n", p[1], p[1][3]);
}

约翰