深入理解C/C++二维数组

前言

本来以为自己对二维数组的理解还可以，没感觉有什么，但是今天小伙伴问了一个问题感觉迷惑了好久，于是决定细致的记录一下，一步一步的探究各种关于二维数组的问题，巩固基础。

二维数组的探究之旅（初级）

首先定义二维数组

int a[3][3] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9};

然后开始研究二维数组名和地址的关系

// 打印a a[0] 和　a[0][0]的地址

cout << "the value of a: " << a << endl;

cout << "the value of a[0]: " << a[0] << endl;

cout << "the address of a[0][0]: " << &a[0][0] << endl;

the value of a: 0x7ffe5b8c1ee0

the value of a[0]: 0x7ffe5b8c1ee0

the address of a[0][0]: 0x7ffe5b8c1ee0

就如各种资料说的那样，可以看出三个表达指向的是一个地址，继续看

这里看一下每一行$a[i], 0\leq i<3$

for (int i = 0; i < 3; ++i)

    cout << "the value of a[" << i << "]" << " is " << a[i] << endl;

the value of a[0]is 0x7ffe5b8c1ee0

the value of a[1]is 0x7ffe5b8c1eec

the value of a[2]is 0x7ffe5b8c1ef8

打印的结果是每一行的首地址，可以看出来每两个地址之间差12个字节，也就是三个int的长度（每个int是四个字节，大部分编译器是这样的）。这与我们预期的是一样的，毕竟是每行的首地址。

继续走，我们看到$a, a[0], a[0][0]$的地址是一样的，都是最头上的首地址，那么这里用这个地址推导进而显示其他位置的元素

// 由a[0]推出其他,这里以第１行第１列（0 base）为例

cout << "the address of a[0+1]+1 " << "is " << a[0+1]+1 << endl;

cout << "the value of a[0+1]+1 " << "is " << *(a[0+1]+1) << endl;

cout << "the address of a[0]+4 " << "is " << a[0]+4 << endl;

cout << "the value of a[0]+4 " << "is " << *(a[0]+4) << endl;

the address of a[0+1]+1 is 0x7ffe5b8c1ef0

the value of a[0+1]+1 is 5

the address of a[0]+4 is 0x7ffe5b8c1ef0

the value of a[0]+4 is 5

前两种行是通过加a[０]的索引得到其他行的首地址，然后再加偏移量得到的，后两行是直接计算偏移量得到的。

继续，由$a[0][0]$的地址推导

// 由&a[0][0]推出其他, 这里以第１行第１列（0 base）为例

cout << "the address of a[0][0]+4 " << "is " << &a[0][0]+4 << endl;

cout << "the value of a[0][0]+1 " << "is " << *(&a[0][0]+4) << endl;

the address of a[0][0]+4 is 0x7ffe5b8c1ef0

the value of a[0][0]+1 is 5

这里和上面的第二中直接加偏移量的情况是一样的。

由数组名得到其他元素

现在是让人有点迷惑的地方，就是数组名ａ既然和$a[0], a[0][0]$指向的地址一样，那么是否用法也一样呢？

我们先来看看如何用a得到$a[1][1]$

// 假设要求a[1][1](5)

cout << "a[1][1] inferred from a : " << *(*(a+1)+1) << endl;

a[1][1] inferred from a : 5

a+1指向的是$a[1]$，这里是第１行（0 base）的首地址,对它解引用得到a[1]的地址，然后+1就得到$a[1][1]$的地址了。

前面说a+1是指向地址的，那么是不是意味a是一个二级指针呢？

int *p = a;　// 不通过

实验发现报错，说明a不是一个指针类型，继续看

int *p = *a;

cout << "the value of p is: " << p << endl;

cout << "the value of *p is: " << *p << endl;

cout << "the value of p+1 is: " << p+1 << endl;

cout << "the value of *(p+1) is: " << *(p+1) << endl;

cout << "a[1][1] inferred from p : " << *(p+1*3+1) << endl;

the value of p is: 0x7ffe5b8c1ee0

the value of *p is: 1

the value of p+1 is: 0x7ffe5b8c1ee4

the value of *(p+1) is: 2

a[1][1] inferred from p : 5

对a解引用后确实是一个地址，所以可以定义指针，并且可以用加偏移量的方式得到$a[1][1]$

更为有趣的是

cout << "a[1][1] inferred from p[] : " << p[1*3+1] << endl;

a[1][1] inferred from p[] : 5

指针p表现的竟然像一个一维数组（因为直接按索引就可以得到元素），这里也增加了一种新的取元素方式。这可能和[]的工作方式有关，这部分还是没弄明白，欢迎指导。

总结

这篇博客详细的记录了由二维数组名引出的各种细节，虽然还不完善，但是确实让自己巩固了基础，以后估计应该不会倒在二维数组了……吧。