C 编程 2D 数组内存布局

Question

考虑下面的 c 代码。

#include <stdio.h>
int main(){
   unsigned int x[4][3] = {{1, 2, 3}, {4, 5, 6},
                       {7, 8, 9}, {10, 11, 12}};
   printf("%u, %u, %u", x+3, *(x+3), *(x+2)+3);
   printf("\n%u, %u, %u", x,&x,*x);
   return 0;
}

现在每个 printf 语句都打印出与下面提到的相同的值。

6356724, 6356724, 6356724
6356688, 6356688, 6356688
Process returned 0 (0x0)   execution time : 0.128 s
Press any key to continue.

我想知道每个 printf 语句的结果如何相同。 这是我对二维数组内存布局的理解。

现在我相信 x+3 指的是（x + 3 * 指针运算所需的大小）= 24 的基地址 和 *(x +3 ) = *(24) = 2036 但不是第一个 printf 语句打印 2036, 2036 2036 的情况。我想直观地了解二维数组是如何组织的。

Answer 1

每当提到一个数组时，它decays 指向一个指向它的第一个元素的指针（除了现在不感兴趣的少数情况）。

为什么x、&x 和*x 都打印相同？这是因为数组本身，它的第一个元素，（如果它是一个二维数组，它的第一个元素的第一个元素，它本身就是一个一维数组）都具有相同的地址。

所以：

• &x 是指向数组的指针
• x 是数组本身，它衰减到它的第一个元素的指针
• *x是数组的第一个元素，它本身就是一个数组(1, 2, 3}，所以它衰减到它的第一个元素的指针

所有这些指针都有不同的类型，但指向同一个地址。

x+3 和 *(x+3) 也会发生同样的情况。首先，x 衰减为指针，然后执行指针运算。说y = x + 3，所以y 和*y 指向同一个地址，就像x 和*x` 一样（见上文）。

*(x+2)+3 呢？好吧，*(x + 2) 本身就是一个由 3 个元素组成的数组。所以*(x+2)+3 指向*(x + 2) 数组的一个元素结束。这个不存在的元素has an address nevertheless，和*(x + 3)数组的第一个元素的地址相同---因为*(x + 2)和*(x + 3)在x数组中是相邻的。

Answer 2

我会尝试从外行的角度来解释。

假设基地址为 3000，假设整数占用 4 个字节。

考虑到您的二维数组，这就是我们在内存中可视化二维数组的方式：

         0                       1                2
     --------------------------------------------------
  0 |   1                |    2           |   3          |
    | 3000/3001/3002/3003| 3004/05/06/07  | 3008/09/10/11|
    |___________________ |________________|______________|                      
  1 |    4               |    5           |   6          |
    |   3012             |    3016        |   3020       |
    |____________________|________________|______________|                      
  2 |    7               |    8           |   9          |
    |    3024            |    3028        |   3032       |
    |____________________|________________|______________|                      
  3 |     10             |   11           |   12         |
    |    3036            |   3040         |   3044       |
    |                    |                |              |
    ------------------------------------------------------

现在，您应该知道二维数组是如何像内存中的一维数组一样实际存储的：

index    0       1       2      3     4      5     6      7      8      9      10    11  

        ---------------------------------------------------------------------------------
       |  1   |  2   |  3   |  4   |  5   | 6   |  7   |  8   |  9   |  10  |  11 |  12  |       
       |      |      |      |      |      |     |      |      |      |      |     |      |
add.   |3000__|_3004_|_3008_|_3012_|_3016_|_3020|3024__|_3028_|3032__|_3036_|_3040|3044_ |

---

现在，您的代码显示：

printf("%u, %u, %u", x+3, *(x+3), *(x+2)+3);

(i) x+3

这里的 x 是你的基地址，即 3000（假定），+3 表示第 3 行。由于之后没有任何内容，即 x+3，我们将找出第 3 行第一个元素的地址。

=3000+36=3036

（参考我们看到的二维数组可视化，第一个）

(ii) *(x+3)

这与 x+3 相同，即我们必须找到第三行的第一个元素的地址。我说第一个元素是因为如果在 *(x+3)+'something' 之后提到了什么，那么我们会担心找到它。

=3000+36=3036。

（参考我们看到的二维数组可视化，第一个）

(iii) *(x+2)+3

只是为了理解，让我们把它分成两部分。

首先，*(x+2)：正如我们在上面两部分中看到的，*(x+2) 表示“我已经从基地址开始，现在给我第一个元素的地址第二行。所以，我们到达值为 7 且地址为 3024 的元素。（参考我们看到的 2D 数组可视化，第一个）

其次，*(x+2)+3 中的 +3 表示由于我们已经到达值为 7 且地址为 3024 的元素，现在查看/移动到元素之后的第三个元素值 7 和地址 3024（我们现在所在的位置）。因此，我们移动值 8 和 9 的过去/透视元素，地址分别为 3028 和 3032，并到达/降落在值 10 和地址的元素上

=3000+36=3036

（参考我们看到的二维数组可视化，第一个）

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第二个代码：

 printf("\n%u, %u, %u", x,&x,*x);

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