二维数组与指针
在C++中，其实并没有真正意义上的多维数组，所有的多维数组其本质都是数组的数组（这句话很拗口，大家要多想几遍）。比如，二维数组是一维数组的数组，也就是说这个数组里面每个元素都是一个一维数组。按照这样的概念类推下去，我们就能定义n维数组了。就比如：
1 int a[2][3] = { {1, 2, 3}, {4,5, 6} };
对这段代码，我们可以这样看：
1 int (a[2])[3] = { {1, 2, 3}, {4,5, 6} };
也就是说，a是一个含有两个元素的数组（a[2]），而每个元素的类型是包含3个int类型的数组，即int[3]，如图01所示。
用上面的这种概念，我们就可以理解如何用二级指针创建一个二维数组了，代码如下所示：
1 int **ary = new int*[2]; 2 int v = 1; 3 for(int i = 0; i < 2; i++){ 4 ary[i] = new int[3]; 5 for(int j = 0; j < 3; j++){ 6 ary[i][j] = v++; 7 } 8 }
对于这段代码，完全可以用图01的那种方式去理解，比较正确的图示如图02所示（从右往左会比较好理解）。
对于二维数组的一些基本操作在这里就不一一解释了，我们直接开始进入我们的主题。按照一维数组与一级指针的思路，我们看如下代码：
1 int a[2][3] = { {1, 2, 3}, {4, 5, 6} };
和一维数组一样，二维数组变量名是数组中第一个元素的地址，也就是一个一维数组的地址。在这里，为了后面更好的解释，我要说明下，二维数组在内存中的存储也是占一片连续的内存空间，而且是以高维优先的方式存放的，如图03所示。
对于很多C++新手来说，很容易就以为既然一维数组可以用一级指针来操作，那么二维数组也能用二级指针来操作。其实，这是一种很错误的想法。如果读者能够用我在一维数组中的原理解释原因的话，那么恭喜你，你对数组与指针的理解已经很透彻了。当然，解释不了你就乖乖看完下面吧 ^ ^
我们来看下这段代码，一段错误的代码：
1 int a[2][3] = { {1, 2, 3}, {4, 5, 6} }; 2 int **pp; 3 pp = a;
在这段代码中，出现了上述所说的问题。首先，对于二维数组a，我们都知道，它是数组中第一个元素的地址，也就是一个指针（数组名即代表一个变量也代表一个指针）。而这个指针的关联类型就是一个长度为3的整数数组，即int[3]（a是一个包含两个int[3]的数组，因此第一个元素的类型为int[3]）。而对于二级指针变量pp，它存储的是关联类型int*的指针。
在C++中，int*和int[3]可是不一样的哦！你可以这样想，int*可以是一个保存某个特定的int类型整数的地址的指针变量，也可以是一个保存不同长度int类型整数（一维）数组的指针变量；但是，int[3]只能是一个长度为3的整数数组。
因此，把一个关联类型为int[3]的指针a赋值给一个存储的关联类型为int*的二级指针变量pp是错误的！正确的赋值方式如下：
1 int a[2][3] = { {1, 2, 3}, {4, 5, 6} }; 2 int (*pp)[3]; 3 pp = a;
说到这里，我们得提一下，很多C++的书籍都会提到可以用一级指针去操作二维数组，我们用上面的思路也可以很好地去理解。例如，对于下面这段代码：
1 int a[2][3] = { {1, 2, 3}, {4, 5, 6} }; 2 int *p; 3 for(p = a[0]; p < a[0]+6; p++){ 4 cout<<*p<<" "; 5 }
这段代码的输出是：1 2 3 4 5 6
对于这段代码，合理的解释如下:
首先，对于一级指针p，它存储的是关联类型为int的指针，这点很明显。其次，a[0]是二维数组中的第一个元素，也就是一个长度为3的整数数组，即int[3]。那么有趣的过程来了，a[0]代表的是什么呢？
用一维数组中提到的思路，a[0]其实就是一维数组int[3]的数组名，就是说，a[0]是一维数组int[3]中第一个元素的地址，也就是一个关联类型为int的指针！因此，将a[0]赋值给一级指针是完全正确的。
最后，为什么输出的结果是整个二维数组的数据呢，即为什么用一级指针能遍历二维数组呢？
在一维数组与一级指针中，我提到过指针的加减运算法则：指针的加减运算是与指针的关联类型的字节数相关的，+1代表向前移动一个关联类型的字节数，-1代表向后移动一个关联类型的字节数。p存储的是关联类型为int的指针，因此p++每次都移动一个int的字节数，即移动到下一个int。而二维数组是存储在一片连续的内存空间中的，如此便能遍历整个数组。
我们做一个延伸：在上述代码中，a+1代表什么？与a[0]+1是否一样?
其实，提出这个问题，我是想再次强调一下，a是一个指针，且指针的加减运算与它的关联类型相关。因此，因为a的关联类型是int[3]，所以a+1的含义是移动3个int的字节数，即指向了a[1]（移动到数组中的第二个元素）。而a[0]的关联类型是int，因此a[0]+1的含义是移动一个int的字节数，也就是指向了a[0][1]（移动到二维数组中第一个元素的第一个元素...拗口 = =）。可参考图04。
对于二维数组，我们最后要解决的就是对于下面的理解：
- &a的含义
- &a[0]的含义
- &a[0][0]的含义
正如我在一维数组与一级指针中提到的，取址运算符&返回的是一个对象的地址，即一个关联类型为该对象的数据类型的指针。
用这个思维，我们就能解决上面的三个含义问题。
对于&a，因为a是一个二维数组int[2][3]，因此它的数据类型就是int[2][3]，&a返回的是一个关联类型为int[2][3]的指针，所以要赋值给一个存储关联类型为int[2][3]的指针的指针变量。如下所示：
1 int (*p0)[2][3] = &a;
对于&a[0]，因为a[0]是一个一维数组int[3]，所以a[0]的数据类型为int[3]，&a[0]返回的是一个关联类型为int[3]的指针，所以要赋值给一个存储关联类型为int[3]的指针的指针变量。如下所示：
1 int (*p1)[3] = &a[0];
对于&a[0][0]，因为a[0][0]是一个int类型整数，&a[0][0]返回的是一个关联类型为int的指针，所以要赋值给一个存储关联类型为int的指针的指针变量。如下所示：
1 int *p3 = &a[0][0];
结尾
其实写到这里，对于数组和指针的关系，我已经解释完了。对于更高维度的数组和指针的关系，只要稍微用上面的思维迭代以下就能解释得很清楚的。
我所参考的资料主要有三本书：
- 《C++程序设计基础（第四版）》（想必华工软院的学生会很熟悉吧）
- 《C++ Primer（第四版）》
- 《C++ Primer Plus（第六版）》
对于数组和指针的理解，是我根据自己学到的知识和编程经验，并根据上述三本书中提到的原理总结出来的，所以如果各位读者有更好的理解和解释，或者我的解释有问题，都请务必告知我，在这里就先谢过了 ^ ^
最后的最后，感谢我的第一位读者小亚和第二位读者志伟~
尊重别人的知识成果，转载/引用请注明出处～
By Milk
2014/3/12
