进一步理解指针2：双指针、指针数组和数组指针
目录
目录 1
1. 概念 1
1.1. 双指针 1
1.2. 指针数组 1
1.3. 数组指针 1
2. 区别 2
3. 兼容性 2
4. 为何列数须相等？ 2
5. 初始化 3
6. 转化 4
7. 双指针 6
8. 关系图 8
8.1. 数组、指针和双指针关系图 8
8.2. 数组和双指针关系图 9
8.3. 演示代码 9
9. 相关参考 10
1. 概念
1.1. 双指针
指向一个指针的指针。
1.2. 指针数组
由指针值组成的数组，也就是说数组的每个元素值的数据类型均为指针类型，如：int* p[2];
1.3. 数组指针
指向一个数组的指针。
2. 区别
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行数 |
列数 |
说明 |
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int** p1; |
双指针 |
不固定 |
不固定 |
列数和行数都不确定，而且每行可以列数不等。 |
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int* p2[3]; |
指针数组 |
固定 |
不固定 |
共3行，每行多少列不确定，而且每行可以列数不等。 |
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int (*p3)[3]; |
数组指针 |
不固定 |
固定 |
共3列，多少行不确定。 |
3. 兼容性
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int** p1; int* p2[3]; int (*p3)[3]; int p4[2][3]; int p5[3];
// 兼容性 p1 = p2; p3 = p4; p3 = &p5; // p5的列数必须和p3的列数相同
p1 = p2; // 两者列数均不确定，可兼容 |
“列数相等”或“列数不确定”是兼容的提前条件，如上述的p3、p4和p5三者的列数均相同。
4. 为何列数须相等？
指针支持加减操作，比如：
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int m[3][3]; int (*pm)[3] = m + 1;
上述第二行的m是指二维数组“int m[3][3];”在内存中的首地址，如：0x7fff82521370。而这个“1”是指这个二维数组一行的大小，也就是“int m[3];”的大小。因此，pm的值为：0x7fff82521370 + 12 = 0x7fffd5afd94c。 |
如果列数不相等，则加减操作无法进行，因此需要“列数相等”。假设：
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int** b1; int** b2 = b1 + 1; |
上述中的“1”实际是多少？这个就要看b1的类型是什么？在这里，b1是一个双指针，也就是指向指针的指针。本质上就是一个指针，因此在32位平台上它的值是4，在64位平台上它的值是8。
5. 初始化
如何来初始化双指针、指针数组和数组指针？直接看下面的代码：
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#include <stdio.h>
int main() { size_t i; // 行 size_t j; // 列
int** p1; // 行数和列数，均不固定 int* p2[3]; // 行数固定为3，列数不固定 int (*p3)[3]; // 列数固定为3，行数不固定
size_t num_rows_p1 = 3; // 行数不固定，可运行时设定 p1 = new int*[num_rows_p1]; for (i=0; i<num_rows_p1; ++i) { size_t num_cols_p1 = i + 1; // 列数不固定，可运行时设定 p1[i] = new int[num_cols_p1]; for (j=0; j<num_cols_p1; ++j) p1[i][j] = i; } printf("p1[2][1]=%d\n", p1[2][1]); printf("p1[2][2]=%d\n", p1[2][2]);
const size_t num_rows_p2 = sizeof(p2)/sizeof(p2[0]); // 行数固定，不可运行时设定 for (i=0; i<num_rows_p2; ++i) { size_t num_cols_p2 = i + 1; // 列数不固定，可运行时设定 p2[i] = new int[num_cols_p2]; for (j=0; j<num_cols_p2; ++j) p2[i][j] = i; } printf("p2[2][1]=%d\n", p2[2][1]); printf("p2[2][2]=%d\n", p2[2][2]);
size_t num_rows_p3 = 5; // 行数不固定，可运行时设定 const size_t num_cols_p3 = 3; // 列数固定，不可运行时设定 p3 = new int[num_rows_p3][num_cols_p3]; for (i=0; i<num_rows_p3; ++i) { for (j=0; j<num_cols_p3; ++j) p3[i][j] = i; } printf("p3[2][1]=%d\n", p3[2][1]); printf("p3[2][2]=%d\n", p3[2][2]);
return 0; } |
6. 转化
下面这个表格，在内存中即可为“int** p1;”，也可以为“int* p2[3];”，还可以为“int (*p3)[3];”
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如下来操作它：
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#include <stdio.h>
int main() { int m[3][3] = { {1,2,3}, {4,5,6}, {7,8,9} };
int** p1; int* p2[3]; int (*p3)[3];
p1 = new int *[3]; p1[0] = m[0]; // 列数不固定 p1[1] = m[1]; // 列数不固定 p1[2] = m[2]; // 列数不固定 printf("p1[1][2]=%d\n", p1[1][2]);
p2[0] = m[0]; // 列数不固定 p2[1] = m[1]; // 列数不固定 p2[2] = m[2]; // 列数不固定 printf("p2[1][2]=%d\n", p2[1][2]);
p3 = m; // 列数固定 printf("p3[1][2]=%d\n", p3[1][2]);
delete []p1; return 0; }
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实际上，还可以当作一维数组，但仍然可以使用“int** p1;”、“int* p2[3];”和int (*p3)[3];”来操作，看下面的代码：
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#include <stdio.h>
int main() { int n[9] = { 1,2,3, 4,5,6, 7,8,9 };
int** p1; int* p2[3]; int (*p3)[3];
p1 = new int *[3]; p1[0] = n; p1[1] = n + 3; p1[2] = n + 6; printf("p1[1][2]=%d\n", p1[1][2]);
p2[0] = n; p2[1] = n + 3; p2[2] = n + 6; printf("p2[1][2]=%d\n", p2[1][2]);
p3 = (int (*)[3])n; // 这里也可改成：p3 = (int (*)[3])&n; printf("p3[1][2]=%d\n", p3[1][2]);
delete []p1; return 0; } |
二维数组同样也可以当一维数组使用，如：
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#include <stdio.h>
int main() { int m[3][3] = { {1,2,3}, {4,5,6}, {7,8,9} };
int *p = (int*)m; // 这里同样也可以改成：int *p = (int*)&m; printf("p[1]=%d, p[3]=%d, p[6]=%d\n", p[1], p[3], p[6]); return 0; } |
7. 双指针
int m[3]; int* p1; int** p2; int* p3[3]; int (*p4][3]);的本质是相同的，都表示一块内存，只所以有区分，是为了编译器能够按照不同的方式去访问这块内存。更通俗点说，它们都是对内存访问的协议。
从前面的例子不难看出，对于双指针“int** p1;”在使用之前，总是会先做“new int*[]”操作。如果让p1直接指向数组首地址是否可以了？
答案是不行的，假设有如下的代码：
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int m[9] = { 0x1,0x2,0x3,0x4,0x5,0x6,0x7,0x8,0x9 }; int** pp = (int**)m; |
pp[0]、pp[1]、pp[2]。。。是什么？用下面这段代码来观察：
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#include <stdio.h>
int main() { int** pp = NULL; int m[9] = { 0x1,0x2,0x3,0x4,0x5,0x6,0x7,0x8,0x9 };
pp = (int**)m; printf("pp[0]=%p, pp[1]=%p, pp[2]=%p, pp[3]=%p\n", pp[0], pp[1], pp[2], pp[3]); return 0; } |
上面这段代码中的数组元素值特意使用了16进制，以便更好的观察，它的实际输出和机器的字节序，以及位数相关，在x86输出为：
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pp[0]=0x1, pp[1]=0x2, pp[2]=0x3, pp[3]=0x4 |
在x86_64上输出为：
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pp[0]=0x200000001, pp[1]=0x400000003, pp[2]=0x600000005, pp[3]=0x800000007 |
不要被双指针“**”迷惑了，可对比下“int* p;”
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#include <stdio.h>
int main() { int* p = NULL; int** pp = NULL; int m[9] = { 0x1,0x2,0x3,0x4,0x5,0x6,0x7,0x8,0x9 };
pp = (int**)m; printf("pp[0]=%p, pp[1]=%p, pp[2]=%p, pp[3]=%p\n", pp[0], pp[1], pp[2], pp[3]);
p = m; printf("p[0]=%d, p[1]=%d, p[2]=%d, p[3]=%d\n", p[0], p[1], p[2], p[3]); return 0; } |
因为pp是双指针类型，因此它不能直接指向数组内存。
假设有一指针：int* p;，它的地址为x，则p[N]和*(p+N)都是取地址为“x+sizeof(int)”的内存数据；如果是“int** pp;”，设地址为y，则pp[N]和*(pp+N)是取地址为“y+sizeof(int*)”的内存数据。
8. 关系图
8.1. 数组、指针和双指针关系图
8.2. 数组和双指针关系图
8.3. 演示代码
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#include <stdio.h>
int main() { int m[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9 }; int* p = m; int** pp = &p;
printf("sizeof(p)=%d\n", sizeof(p)); printf("sizeof(*p)=%d\n", sizeof(*p));
printf("m=%p\n", m); printf("&p=%p\n", &p); printf("*p=%lx\n", *pp); printf("**p=%d\n", **pp); // 这实际是“*((*pp)+0))”而不是“*(*(pp+0))” printf("*((*p)+0)=%d\n", *((*pp)+0)); printf("pp=%p\n", pp); printf("pp+1=%p\n", pp+1);
// 不要将“pp[0][1]”理解成：**(pp+0+1)， // 这里的1实际是sizeof(*pp)，也就是sizeof(int*)， // 而pp是p的地址，注意不是m的地址 printf("&m[1]=%p\n", &m[1]); printf("&pp[0][1]=%p\n", &pp[0][1]); // p[0]也就是*(p+0) printf("pp[0][1]=%d\n", pp[0][1]); // p[0][1]也就是*((*(pp+0))+1)) printf("*((*(pp+0))+1)=%d\n", *((*(pp+0))+1));
printf("*((*pp)+1)=%d\n", *((*pp)+1)); // 正确，*pp是m的地址 printf("**(pp+1)=%d\n", **(pp+1)); // 越界了，因为pp的值是p的地址，不是m的地址 return 0; } |
9. 相关参考
《进一步理解指针：一维数组和二维数组转换》：
http://blog.chinaunix.net/uid-20682147-id-4967871.html
《常见指针定义解读》
http://blog.chinaunix.net/uid-20682147-id-4344901.html
