娓娓道来c指针 (5)c数组本质

(5)c数组本质

c中的数组是一种聚合类型，把同种类型的元素按顺序存储，即是数组。c中数组类型的特点在于：它是嵌套定义的。

看下一个二维数组int array[2][3]={{1,2,3},{4,5,6}};的内存存储形式：

c中的数组是嵌套定义的：二维数组的元素是一维数组，三维数组的元素是二维数组……

像array[2][3]这样的二维数组，是由两个一维数组组成的：array[0]、array[1]，这两个一维数组的规模都是array的第二个下标3。同时，array[0]、array[1]就是两个一维数组名。由于元素都是顺序存储的，故可以通过以下的方式挨个访问array中元素：

int main(void)
{
	int array[2][3] = {
		{ 1, 2, 3 },
		{ 4, 5, 6 }
	};
	//让p指向数组首元素
	int *p = &array[0][0];
	while (p < &array[1][3])
	{
		printf("%4d", *p);
		p++;
	}
	printf("\n\n");
	return 0;
}

运行

这种访问方式能够成功，关键就在于c中的多维数组本质是数组的数组，并且元素顺序存储。

在代码中出现了&array[1][3]，是不是越界了呢？理论上array[1][2]是array的最后一个元素，array[1][3]正好是其下一个，这里我们取其地址，而不是访问元素，这是可以的。

下面来探讨一下这三个数组名：array、array[0]和array[1]是何种类型的指针。

首先，在(3)数组和指针中，我们提到过，对于数组int array[N];(N是一常量)。数组名array是一指向数组首元素的常量指针(也就是说，不可再指向别的存储单元)，而&array是一指向整个数组的指针。这里以此类推：

1. array[0]是指向array[0][0]的指针，类型是int *。&array[0]是指向数组的指针，类型是int(*)[3]。
2. array[1]和array[0]类型相同，&array[1]和&array[0]的类型相同。当然，只是类型相同，值不同。
3. array应是指向array[0]的指针，而array[0]是一个一维数组int [3]，故array是一个指向一维数组的指针，类型是int(*)[3]。&array应是指向整个二维数组的指针，类型是int(*)[2][3]。

做实验验证：

int main(void)
{
	int array[2][3] = {
		{1, 2, 3},
		{4, 5, 6}
	};
	int *pa = array[0];
	int (*pb)[3] = &array[0];
	int (*pc)[3] = array;
	int (*pd)[2][3] = &array;
	return 0;
}

编译下，无任何警告，我们的猜想正确。以上两个实验可以充分说明c数组的本质：数组的数组。

小测一下;

三维数组 int array[2][3][4]; array的类型？&array的类型？array[0]的类型？array[0][0]的类型？(答案在最后，先想想，再看答案。)

另一种测试，使用指针运算来验证

int main(void)
{
	int array[2][3] = {
		{1, 2, 3},
		{4, 5, 6}
	};
	int *pa = array[0];
	int (*pb)[3] = &array[0];
	int (*pc)[3] = array;
	int (*pd)[2][3] = &array;
	printf("array...%p\n", array);
	printf(" pa+1...%p\n", pa + 1);
	printf(" pb+1...%p\n", pb + 1);
	printf(" pc+1...%p\n", pc + 1);
	printf(" pd+1...%p\n", pd + 1);
	return 0;
}

运行

计算后四者和array的差值，结论即可得到。

总结

c数组的本质是：数组的数组。至于数组名 array 和 &array 的指针类型问题，只需记忆两点，其它可推理。这两点是：

1. array指向数组首元素，弄清楚了元素类型是什么，指针类型自然就推出来了。
2. &array被规定为指向整个数组，它的类型更简单。

测试答案

array的类型是int(*)[3][4]；&array的类型是int(*)[2][3][4]；array[0]的类型是int(*)[4]；array[0][0]的类型是int*。

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