关于指针--二维数组讨论(容易混淆)

本文详细探讨了三种不同类型的整数二维数组指针:int**Ptr、int*Ptr[5]与int(*Ptr)[5]。通过对比它们的内容、意义、所占空间及用法,帮助读者更好地理解指针与数组之间的复杂关系。
概括的说,指针其实就是可变数组的首地址,说是可变数组,是指其包含内容的数量的可变的,并且是可动态申请和释放的,从而充分节约宝贵的内存资源。我一向喜欢一维数组,除非万不得已,我一般是不用二维数组的,多维的则更是很少涉足了。因为一维简单,容易理解,而用指针指向的多维数组就具有相当的复杂性了,也因此更具有讨论的必要。
闲话少说,这里我就以三个二维数组的比较来展开讨论:
(1)、int **Ptr;
(2)、int *Ptr[ 5 ];
(3)、int ( *Ptr )[ 5 ];
以上三例都是整数的二维数组,都可以用形如 Ptr[ 1 ][ 1 ] 的方式访问其内容;但它们的差别却是很大的。下面我从四个方面对它们进行讨论:
一、内容:
它们本身都是指针,它们的最终内容都是整数。注意我这里说的是最终内容,而不是中间内容,比如你写 Ptr[ 0 ],对于三者来说,其内容都是一个整数指针,即 int *;Ptr[ 1 ][ 1 ] 这样的形式才
是其最终内容。
二、意义:
(1)、int **Ptr 表示指向“一群”指向整数的指针的指针。
(2)、int *Ptr[ 5 ] 表示指向 5 个指向整数的指针的指针。
(3)、int ( *Ptr )[ 5 ] 表示指向“一群”指向 5 个整数数组的指针的指针。
三、所占空间:
(1)、int **Ptr 和 (3)、int ( *Ptr )[ 5 ] 一样,在32位平台里,都是4字节,即一个指针。
但 (2)、int *Ptr[ 5 ] 不同,它是 5 个指针,它占5 * 4 = 20 个字节的内存空间。
四、用法:
(1)、int **Ptr
因为是指针的指针,需要两次内存分配才能使用其最终内容。首先,Ptr = ( int ** )new int *[ 5 ];这样分配好了以后,它和(2)的意义相同了;然后要分别对 5 个指针进行内存分配,例如:
Ptr[ 0 ] = new int[ 20 ];
它表示为第 0 个指针分配 20 个整数,分配好以后, Ptr[ 0 ] 为指向 20 个整数的数组。这时可以使用下标用法 Ptr[ 0 ][ 0 ] 到Ptr[ 0 ][ 19 ] 了。
如果没有第一次内存分配,该 Ptr 是个“野”指针,是不能使用的,如果没有第二次内存分配,则 Ptr[ 0 ] 等也是个“野”指针,也是不能用的。当然,用它指向某个已经定义的地址则是允许的,那是另外
的用法(类似于“借鸡生蛋”的做法),这里不作讨论(下同)。
(2)、int *Ptr[ 5 ]
这样定义的话,编译器已经为它分配了 5 个指针的空间,这相当于(1)中的第一次内存分配。根据对(1)的讨论可知,显然要对其进行一次内存分配的。否则就是“野”指针。
(3)、int ( *Ptr )[ 5 ]
这种定义我觉得很费解,不是不懂,而是觉得理解起来特别吃力,也许是我不太习惯这样的定义吧。怎么描述它呢?它的意义是“一群”指针,每个指针都是指向一个 5 个整数的数组。如果想分配 k 个指针,这样写: Ptr = ( int ( * )[ 5 ] ) new int[ sizeof( int ) * 5 * k ]。这是一次性的内存分配。分配好以后,Ptr 指向一片连续的地址空间,其中 Ptr[ 0 ] 指向第 0 个 5 个整数数组的首地址,Ptr[ 1 ] 指向第1 个 5 个整数数组的首地址。
综上所述,我觉得可以这样理解它们:
int ** Ptr <==> int Ptr[ x ][ y ];
int *Ptr[ 5 ] <==> int Ptr[ 5 ][ x ];
int ( *Ptr )[ 5 ] <==> int Ptr[ x ][ 5 ];
这里 x 和 y 是表示若干的意思。
不可以直接用“行指针”来**声明二维数组**,但可以用**指向一维数组的指针(即行指针)来指向已存在的二维数组**,或者在动态分配时模拟二维数组。这是很多初学者混淆的概念。 我们来详细解释: --- ## ✅ 正确理解:“行指针”是什么? 所谓“行指针”,是指 **指向一个含有 `N` 个元素的一维数组的指针**,例如: ```cpp int (*p)[5]; // p 是一个指针,指向一个包含 5 个 int 的数组 ``` 这个 `p` 就被称为“行指针”——它可以指向二维数组中的一行。 --- ## ❌ 错误理解:用行指针“声明”二维数组? 你不能这样写: ```cpp int (*p)[5] = { {1,2,3,4,5}, {6,7,8,9,0} }; // ❌ 编译错误! ``` 因为: - `p` 是一个**指针变量**,不是数组。 - 它需要先指向一块合法内存,才能使用。 - 初始化列表 `{...}` 不能直接赋给指针(除非是字符串字面量)。 所以: > ❗ 行指针不能用于“声明并初始化”一个二维数组--- ## ✅ 正确用法:让行指针指向已有的二维数组 ```cpp #include <iostream> using namespace std; int main() { // 先声明一个真正的二维数组 int arr[2][5] = { {1,2,3,4,5}, {6,7,8,9,0} }; // 定义一个行指针,指向 arr 的第一行 int (*p)[5] = arr; // 或 &arr[0],arr 会退化为指向第0行的指针 // 现在可以用 p 访问 arr for (int i = 0; i < 2; i++) { for (int j = 0; j < 5; j++) { cout << p[i][j] << " "; // p[i] 是第 i 行的首地址,p[i][j] 是元素 } cout << endl; } return 0; } ``` ✅ 输出正确: ``` 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 ``` 📌 解释: - `p` 是类型为 `int(*)[5]` 的指针,指向一行 5 个 `int` - `p[0]` 表示第 0 行(等价于 `arr[0]`),是一个 `int[5]` - `p[1]` 表示第 1 行,以此类推 --- ## ✅ 动态创建二维数组(使用行指针 + new) 在 C++ 中,你可以结合 `new` 和行指针思想动态分配二维数组: ```cpp int rows = 2; int (*p)[5] = new int[rows][5]; // 分配 2×5 的二维数组,p 指向它 // 使用 for (int i = 0; i < 2; i++) for (int j = 0; j < 5; j++) p[i][j] = i * 5 + j + 1; // 打印 for (int i = 0; i < 2; i++) { for (int j = 0; j < 5; j++) cout << p[i][j] << " "; cout << endl; } delete[] p; // 释放 ``` ✅ 这是合法的:`new int[rows][5]` 返回的是 `int(*)[5]` 类型指针 --- ## ⚠️ 不要和“数组指针”、“指针数组”混淆! | 写法 | 含义 | |------|------| | `int (*p)[5]` | 行指针:指向一个有 5 个 int 的数组(重点:括号) | | `int* p[5]` | 指针数组:5 个指向 int 的指针 | | `int** p` | 指向指针指针,常用于动态二维数组(如 `malloc` 风格) | --- ## ✅ 总结 | 问题 | 回答 | |------|------| | ❓ 行指针可以用来声明二维数组吗? | ❌ 不可以。二维数组必须用 `T arr[M][N]` 或 `new T[M][N]` 声明 | | ✅ 那行指针有什么用? | ✅ 可以指向已存在的二维数组,或用于函数参数传递、动态分配 | | ✅ 如何安全使用行指针访问二维数组? | ✔️ `int (*p)[N] = arr;` 然后 `p[i][j]` 访问 | --- ###
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