C++语言中数组指针和指针数组彻底分析

近来在论坛中机场经常看到有关数组指针和指针数组的讨论。这个是学习c++等语言中不可少的步骤,
不过向来指针的东西就是很有用但是也是很难用的东西,所以学习起来也不是很容易了。近来本人也
没有什么项目可以做的,所以就随便写的自己关于这些方面的理解,供同行参考,同时也可以把自己
的错误理解暴露在阳光下,接受大家评判的洗礼。

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#                              #
#       基本知识               #
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当然我们一切都是从最简单的内建类型开始,最后我会做一些推广。
先看一下基本的形式,我们从这里起步!

--------------指针----------------
int a=10;
int *p=&a;

-------------指针的指针-----------
int b=20;
int *p=&b;
int **p2p=&p;

-------------简单数组-----------------
int c[10];//整数数组,含有10个整数元素
          file://也就是说每一个元素都是整数
         
--------------指针数组--------------------
int *p[10];//指针数组,含有10个指针元素
            file://也就是说每一个元素都是指针
           
--------------数组指针--------------------
int (*p)[10];//数组指针,这个指针可以用来指向
             file://含有10个元素的整数数组

上面这些简单的形式是我们必须要首先理解,这个是基本的知识。
同时我们从上面也要得出一个很重要的知识提示:c++语言层面上
关于变量声明的部分,后缀结合变量的优先级比前缀要高的。
看我们上面的例子的最后两个就明白了,我们为了实现数组指针的
声明我们不得不变通一下。我们采用()来实现优先级的改变,实现了
数组指针的声明。

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#                              #
#      进一步提高知识          #
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数组,数组的指针,指针的数组,概念太多了。我接受概念一多的
时候,我就想把这些复杂的东西简单一下。因为我太懒了,概念简化
一下,记住更容易一点。所以我们这里要认识一下上面这些概念本质。
这样可以简化概念,减少记忆的难度。

先看一段程序。
#include <iostream>
#include <typeinfo>
using namespace std;
int main()
{
 int vInt=10;
 int arr[2]={10,20};
 
 int *p=&vInt;
 int **p2p=&p;
 
 int *parr[2]={&vInt,&vInt};
 int (*p2arr)[2]=&arr;

 cout<<"Declaration [int vInt=10] type=="<<typeid(vInt).name()<<endl;
 cout<<"Declaration [arr[2]={10,20}] type=="<<typeid(arr).name()<<endl;
 cout<<"Declaration [int *p=&vInt] type=="<<typeid(p).name()<<endl;
 cout<<"Declaration [int **p2p=&p] type=="<<typeid(p2p).name()<<endl;
 cout<<"Declaration [int *parr[2]={&vInt,&vInt}] type=="<<typeid(parr).name()<<endl;
 cout<<"Declaration [int (*p2arr)[2]=&arr] type=="<<typeid(p2arr).name()<<endl;

 return 0;
}

运行的结果如下:(我在前面加了行号#XX)
#01 Declaration [int vInt=10] type==int
#02 Declaration [arr[2]={10,20}] type==int *
#03 Declaration [int *p=&vInt] type==int *
#04 Declaration [int **p2p=&p] type==int * *
#05 Declaration [int *parr[2]={&vInt,&vInt}] type==int **
#06 Declaration [int (*p2arr)[2]=&arr] type==int (*)[2]

现在我们来分析一下结果。因为我们已经具有了第一部分的基本知识,我们现在
可以很明确区别出来我们声明的类型。这里主要有两个很重要的部分,我们不过
是就事讲事情,编译器是如何实现的原理不在这里讨论之列。

--------#02:数组------------

现在看#02,想到了什么没有呀?在编译器看来数组只是相对应类型的指针类型。
当我们把数组传递给函数作为参数的时候,传递的是指针,所以我们可以利用
参数来修改数组元素。这个转化是编译器自动完成的。

void f(int[]);
int a[2]={10,20};
f(a);//这行等价于编译器完成的函数转化f(int *p)

也就是说这里编译器自动完成了int[]类型到int *的转化,
注意是编译器完成的,也可以说是语言本身实现的,我们
对此只有接受的份了。

-------#05:指针数组---------------

指针数组的编译器内部表示也是对应类型的指针。

------#06:数组指针----------------
数组指针的编译器内部表示就是有一点特别了。
编译器(或者说是语言本身)有数组指针这个内部表示。
由于c++语言的类型严格检查的语言(当然还有一些是存在隐式类型转化的)

所以我们下面的写法是不能编译通过的。
{
file://---------编译不能通过--------------
int arr[3]={10,20};//注意是3个元素数组
int (*p2arr)[2]=&arr;//注意是指向2个元素数组的指针
file://---------编译不能通过--------------
}

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#      初步小结                #
#                              #
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通过上面两个小节的内容,大家应该基本明白了,
数组,指针,指针数组,数组指针到底是怎么一回事情了吧。

-----------补充开始-----------------------
关于数组和指针的转化,以及我们使用指针(++,--)等来操作数组,
是基于数组在内存中是连续分布的。

但是我们使用“迭代器”的时候,情况是不一样的。
这个问题本文不讨论。

-----------补充结束---------------------

不过c++语言本身有很多诡异的地方(因为c++要考虑到跟c语言以及旧的c++版本兼容)。
内建类型的这些性质特征到了函数部分会有一点小的变化,不过如果你了解了编译器做了
什么以后的话,你也就不会太奇怪了。不过关于函数部分的内容我下次再说了。

现在回到上面的内容。我们这里还是讲一下内建类型。显然一样类型的变量是可以互相赋值。
不过当然还有一些其他情况也是可以的,比如类型的宽化,关于类的继承体系问题等等。

当然了,不一样的类型一般来说是不能互相赋值,当然这里的例外就是强制转化,
类的继承体系等情况了。

看到这里就会明白下面的程序为什么会运行的了。
我这里也把下面的程序作为今天内容的总结:

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
 int a[2]={10,20};
 int *p=a;//根据上面说明,由于编译器的参与,两者类型转化后一致
 
 int vInt=10;
 int *parr[2]={&vInt,&vInt}; 
 int **p2p=parr;//上面分析,类型一致
 
 return 0;
}

 
### C++数组指针指针数组的区别及用法 在 C++ 编程语言中,数组指针指针数组是两个不同的概念,尽管它们都涉及指针数组的操作。以下是关于这两者区别的详细介绍以及具体的使用方法。 #### 数组指针 数组指针是一个指针变量,通常用来指向一个多维数组的某一行或某一列。这种指针只占用内存中的一个指针存储空间[^2]。例如: ```cpp int arr[3][4] = {{1, 2, 3, 4}, {5, 6, 7, 8}, {9, 10, 11, 12}}; int (*p)[4] = arr; // 定义一个指向具有四个整数的一维数组指针,并将其初始化为arr ``` 在这个例子中,`(*p)` 是一个指向包含 4 个整数的数组指针。通过这种方式,我们可以方便地访问二维数组中的每一行[^5]。 #### 指针数组 指针数组是由多个指针组成的数组,每个元素都是一个指针,因此它占用了多个指针的存储空间[^2]。例如: ```cpp char *strs[3] = {"Hello", "World", "C++"}; // strs 是一个含有三个字符指针数组 for (int i = 0; i < 3; ++i) { std::cout << strs[i] << "\n"; } ``` 这里 `strs` 是一个指针数组,其中每个元素是指向字符串字面量的指针。我们可以通过普通的数组索引来访问这些指针所指向的内容[^5]。 #### 关键区别总结 - **内存占用**: 数组指针仅需单个指针的空间,而指针数组需要足够的空间来保存所有的独立指针。 - **用途差异**: 数组指针主要用于简化对多维数组的操作;指针数组则适合于管理一组动态分配的对象或者字符串集合等情形。 - **定义方式**: 数组指针的形式通常是 `type (*pointer_name)[size]`,而指针数组则是 `type *array_name[size]`[^4]。 #### 实际应用场景举例 ##### 使用数组指针遍历二维数组 假设有一个三维矩阵表示的成绩表,可以用数组指针快速计算每科成绩总分如下所示: ```cpp #include <iostream> void sumRows(const int rows, const int cols, int (&matrix)[rows][cols], int results[]) { for (int rowIdx = 0; rowIdx < rows; ++rowIdx) { int total = 0; for (int colIdx = 0; colIdx < cols; ++colIdx) { total += matrix[rowIdx][colIdx]; } results[rowIdx] = total; } } int main() { int scores[][3] = {{70, 80, 90}, {60, 70, 80}, {50, 60, 70}}; int totals[3]; sumRows(3, 3, scores, totals); for(auto score : totals){ std::cout << score << '\n'; } return 0; } ``` 上面的例子展示了如何利用数组指针高效完成特定任务。 ##### 动态创建字符串列表——指针数组的应用 如果想构建一个可变数量的字符串列表,可以采用指针数组的方法实现: ```cpp const char* createStringList(size_t size) { static const char* strings[] = {"Apple", "Banana", "Cherry"}; if (size > sizeof(strings)/sizeof(strings[0])) return nullptr; return strings[size - 1]; } int main(){ printf("%s\n",createStringList(2)); return 0; } ``` 这个简单示例说明了怎样借助指针数组灵活处理一系列字符串资源。 ---
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