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指针是C语言的一大特色,它就像一把双刃剑:使用得当能够给程序带来极大的灵活性和高效性;反之,程序就会变得难以调试,漏洞百出!

众所周知,指针实质就是地址!一个变量的地址即称为此变量的“指针”。如果有这样一种变量:它的存储单元里存放的是其它变量的地址!我们就称之为“指针变量”。(请注意两者之间的区别:两个完全不同的概念!)

我们都知道,数组名和函数名就是它们的入口地址。同理,一个变量名其实也是此变量的所在地址!C语言中有一种运算符为“&:取址运算符。因为数组名与函数名本身代表的就是地址,通常不会对并且也不能对它们进行取址操作或其它运算操作(其实对于函数名的直接引用与对它取址是等价的)。这也是它们被称为“常量”的原因!但对于一个变量来讲,情况就不一样了。要想获得它的地址,就必须进行“&”运算,尽管它本身表示的也是地址值!而对变量直接进行引用得到却是它所在的内存单元的数据内容!“指针变量”作为一种变量当然也不能例外!只不过它与其它普通变量的差别是,它的内容是其它变量(包括“指针变量”)的地址,在WIN32上,它的大小恒为32位,4BYTE。而普通变量则不会有大小上的限制!对指针变量所指向的地址的数据内容的获取则是通过操作符“*”。在理解上我们将“提领操作符*”视为类型的一部分,并且这种数据类型是一种变量地址类型(均对每一个“*”而言)

只要明白了以上常识,“指针”将不会再是程序设计中的“拦路虎”!

从内存的存储映象的角度来讲,C的规则数组(不包括通过数据结构设计的多维数组)不存在多维,也就是说所有的数组本质上都是一维的,而一级指针就等价于一维数组!关键的不同在于多维数组与一维数组语义上的差别!而我们理解多维数组通常将之形象地描述成“矩阵”形式。更为精确的理解是多维数组的每个元素就是一个数组,如此递归下去直至最后每个元素是一个简单的变量类型,最终得到的就是一个特殊的一维数组!

看如下一个例程:

#include<stdio.h>

#include<stdlib.h>

voidmain()

{

   inta[][3]={{250,250,250},{250,250,250}};

   int*p=(int*)a;-------------------@

}

注:语句@.C文件中可以写成int* p=a;但会给出警告;若是在.CPP文件中写成int*p=a;是通不过编译的!所以规范起见,最好在任何时候都要进行强制类型转换!

通过进行调试,在WATHCH窗口中查看变量的内存地址情况如下:

C语言的二级指针与二维数组

C语言的二级指针与二维数组

从图上可以看出二维数组在内存单元中是线性增长的。倘若此时有一个二级指针int** q=NULL;如何通过q来操作二维数组a[2][3]呢?

通过q=a;如何呢?在.C文件中可以编译通过,但会给出警告。若是在.CPP文件中则不会编译通过!我相信很多人的第一反应是加上强制类型转换:q=(int**)a;如此以来,程序编译、链接畅通无阻,连警告也没有!但一运行就会出问题:这是当然的!下面进行详细分析。。。。。。

  

    根据我上面讲述的:q可视为int**类型,且是int*变量的地址类型变量!对q(指针变量)的引用,得到是的其(q)内存单元的数据,即int*变量的地址,*q则是获取q所指向的int*变量类型地址的内容,相当于int* Q变量Q的直接引用,得到是int类型变量的地址。q所占的内存为4BYTE*q所占的内存也为4BYTE。一切都清楚了。

   现在来分析二维数组a的数据类型。我们知道指针与数组的联系的常见具体应用有两种:一种是“数组指针”:形如(*ptr)[];另外一种是“指针数组”:形如*ptr[]两者之间的区别想必大家都清楚。如果我定义一个:“数组指针并初始化:int (*pp)[3]=a;那么通过pp完全可以操作a[2][3]。来分析一下“数组指针(*ptr)[SIZE],ptr所指的对象是有SIZE个某种数据类型值的数组。而ptr本身又是一级指针,一级指针又等价于一维数组。a[2][3]的低维是一个维度为3的一维数组。高维是一个维度为2的一维数组,不难理解,正如前面所述:二维数组的每个元素是一个一维数组,相当于一维数组的两次嵌套。比如变量a[0]是一个维度为3的一维数组,a[1]亦是一样。这样一来,高维的那一部分可视为一个指针!一个胆大的设想出来了:二维数组本质上就等同于“数组指针”!这种想法虽然无懈可击,但想归想,事实是怎样的还得验证。现借用C++的类型识别,得出两者的数据类型:(以下语句需用头文件<typeinfo>)

cout<<typeid(a).name()<<endl;

cout<<typeid(pp).name()<<endl;

输出结果为:int(*)[3](换行) int(*)[3]

两者完全相同,与设想一致!

    

    现在回到问题上来,q=(int**)a;强制转换成功,但却不可能正确运行!原因已浮出水面:q这个地址单元存放的是int*类型的“指针变量”的地址,而二维数组a骨子里却是一个“数组指针”。两者完全是“八竿子打不着”!想一想它们的内存分布情况,前者(地址)所指向的内存大小恒为4BYTE,后者(地址)所指向的内存大小是随着你定义的数组维数而不断变化的!即使通过强制类型转换成功,q的内存值就是a所代表的地址,但这个地址仅仅是一个地址,而q的内存值不仅要求是一个地址,而且还必须是一个“指针变量”的地址!只有这样通过*q(前面说过:*q则是获取q所指向的int*变量类型地址的内容,即一个int变量的地址)才能操作一个普通变量的地址,否则就是用“*”来操作普通变量,想一下intx=250;*x表示的是什么呢?

   或许有人会问:你不是说二维数组实质上就是一维数组吗,怎么二维数组实质上又是“数组指针”?这里有必要强调一下:我是从它们的存储映象上来讲的,但编译器的语义实现上两者是绝不能划等号的!你能够将一个二维数组赋值给一个一维数组吗?显然是不行的!因此我们这样想:语句q=(int**)a;是将一个一维数组(等价于一级指针)赋给一个二级指针(要通过“&”赋一级指针的地址才行),地球人都知道这是行不通的!虽然乍听起来还蛮合理的,其实此般理解无异于穿凿附会。刚才解释过,两者的语义迥异!