【原创】浅谈指针（十三）指向数组的指针

目录

• 前言
• 1.预备知识的复习
  • 1.1.数组
  • 1.2.VLA
• 2.指向数组的指针
  • 2.1.指向二维数组
  • 2.2.注意事项
  • 2.3.数组与指针之间的转化
  • 2.4.应用

前言

这两天又在首页看见指针的文章了，随手再来写一篇。本来想先写static的下集的，后来发现似乎写的有些问题，草稿已经在写了，预计后面不久再发布。
指针其实是C++或是C语言中必不可少的一部分。即使说，很多情况下我们并不会直接使用到指针，但是指针的一些知识同样在其它的地方（哪怕看似和指针无关的地方）奏效。

1.预备知识的复习

1.1.数组

数组在表达式中，其最高一维会被转化为指针。对于一维数组，其呈现的形态就是在表达式中转化为指针。函数的参数也是表达式。

#include<iostream>
using namespace std;
void func(char s[]){
  cout<<sizeof(s)<<endl;
}
int main(){
  char s[]="hello";
  cout<<sizeof(s)<<endl;
  func(s);
}

在64位环境下的输出：

6
8

1.2.VLA

在C99中，对于非static修饰的局部变量，可以在定义中，数组的元素写成变量，这一功能叫做可变长数组（Variable Length Array，简称VLA）。
下面是一段倒序输出数组的代码：

#include<iostream>
using namespace std;

int main(){
    int n;
    cin>>n;
    int s1[n];
    for(int i=0;i<n;i++)cin>>s1[i];
    for(int i=n-1;i>=0;i--)cout<<s1[i]<<" ";
}

其中，"int s1[n]"一句就是运用到了可变长数组。
但在C11中，VLA降为了可选功能，而且VLA只能使用在非static的局部变量，用途相比起来也比较有限。当然，很多情况下还是使用这一功能比较方便。

2.指向数组的指针

指针既然可以指向单个元素，因此也可以指向其他的内容，例如数组。

2.1.指向二维数组

二维数组的类型是int [][]，放入表达式中，最高一维会被转化为指针，也就是int (*)[]。我们就可以使用这样类型的指针来指向这个二维数组。

#include<iostream>
using namespace std;

int main(){
    int a[2][3]={1,2,3,4,5,6};
    for(int i=0;i<2;i++){
        for(int j=0;j<3;j++){
            cout<<a[i][j]<<" ";
        }
        cout<<endl;
    }
    
    int (*p)[3]=a;
    for(;p!=&a[2];p++){
        for(int j=0;j<3;j++){
            cout<<(*p)[j]<<" ";
        }
        cout<<endl;
    }
}

在代码的第13行中，声明了int (*p)[3]，它表示“指向元素个数为3的数组的指针”。
之前的文章中提到过网页链接，二维数组在内存中是连续排列的：

如果使用普通的int*指针指向这个数组，每次前进的是sizeof(int)个字节：

而使用“指向数组的指针”，每次前进的是这个数组的大小（即int[3]的大小，3*sizeof(int)）
如图所示，一次就前进了0x0c。

2.2.注意事项

指向数组的指针，类型表示：int (*a)[2];
而在表达式中，二维数组int a[2][2];的最高一维转化为了指针，因此就变为了“指向数组的指针”。

另外，“指向数组的指针”和“指向数组首个元素的指针”是截然不同的。在表达式中，数组的最高维会被转化为指针，此时的指针，指的是“指向数组初始元素的指针”。

int (*array_p)[3];

可以用来声明一个指向“长度为3的数组”的指针。

在数组前，加上&取地址，返回的就是指向数组的指针：

int array[3];
int (*array_p)[3];

array_p=&array;

原本是int[3]类型，加上一层*，结果就是int (*)[3]。
对于scanf在输入字符串的时候，很多人还是这样写的：

scanf("%s",&s);

这样写看似没有问题（实际上，由于后面的s在可变长参数中，没有原型声明，也不会出问题），但是是错误的写法。因为s是数组，因此加上&后变为了“指向数组的指针”，而%s只需要传入一个指向char的指针。
对于指向数组的指针，+1之后，真正加上的是它指向的数组的长度。（由于指针前进1，前进的是它所指向的值的大小）参考下图：

2.3.数组与指针之间的转化

• 规则：在表达式中，数组的最高一维会被转化为指针。
  • 特例1：对于sizeof(表达式)的形态，这是一个特例。（否则数组的长度是无法输出的）
  • 特例2：在初始化char数组的时候，编译器会自动把它解释为初始化的列表。

char s[]="abc";

本质上是：

char s[]={'a','b','c','\0'};

的简便写法。这种解读只有在初始化列表的时候可行。

• 规则2：当数组解读为指针时，这个指针不可作为左值。
  • 左值在英语中称为"lvalue"，但是l并不代表left，而是locator（表示位置的事物）的意思。本质上，左值就是指可以出现在表达式的左边，确切的说，就是有自己的内存空间，可以被赋值的东西、
  • 例如a=3中，a就是左值。而在a+1=3赋值语句中，由于a+1没有自己的内存空间，无法被赋值，因此它不是左值。

例如：

char s[10];
s="abc";

这段代码是错误的。

2.4.应用

在函数的参数中，二维数组会被解读为指向数组的指针。

int f(int a[10][10]);

与下面等价：

int f(int a[][10]);
int f(int (*a)[10]);

但是注意，不能这么写：

int f(int a[][]);

因为指向数组的指针需要知道它的长度，不然在a++的时候，就不知道前进多少位置了。
当第二维的数字是2的时候，每次的前进是这样的：

而当第二维的数字为5，每次的前进是这样的：

而最高一维可以省略，因为无论最高维是多少，都和前进的字节数无关。
对于数组a[m][n]，二维数组的公式是a[i][j]=*(*(a+i)+j)。本质上说，二维数组可以看做“数组的数组”。
其中(a+i)每一次增加的长度也就是sizeof(a[i])，而sizeof(a[i])取决于它指向的内容（a可看做指向数组的指针，它的指向是j相关的一维），因此长度就是isizeof(int)n。
而(a+i)+j中，加上的j前进的长度是sizeof(int)。

由此，我们可以看出，二维数组的寻址和j无关。

完。