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19.C++ 中将一维数组转成多维的三种方式

article 2024/9/27 5:42:58

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- 使用`reinterpret_cast`
- 强制类型转换
- 使用static_cast

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使用`reinterpret_cast`

reinterpret_cast作用为：允许将任何指针转换为任何其他指针类型。

#include <iostream>
int main() {
    int arr4[2] = {0, 12};
    int* p5 = reinterpret_cast<int*>(&arr4);
    cout << p5[1] << std::endl; 

    struct S1 { int a; } s1;
    s1.a  = 100;
    int* p1 = reinterpret_cast<int*>(&s1);
    cout << *p1;   
}

// 12
// 100

上面例子中，p1 是指向s1.a的指针，s1.a和s1是指针可互换的。

如何将一维指针转换成多维指针呢？看一个例子，

#include <iostream>

using namespace std;

int main()
{
    constexpr const unsigned long n = 8;
    float arr1[n] = {1.2f, 1.3f, 1.4f, 1.5f, 1.6f, 1.7f, 1.8f, 1.9f};
    float *arr = new float[n];
    for(int i = 0; i < n; i++) {
        arr[i] = arr1[i];
    }
    // 1.reinterpret_cast
    unsigned long I, J, K;
    I = 2;
    J = 2;
    K = 2;

    cout << arr[0] << endl;
    float (&arr3d)[I][J][K] = *reinterpret_cast<float (*)[I][J][K]>(arr);
    cout << arr3d[0][0][0] << endl;
}

float (*)[I][J][K]是数组指针类型，指向形如[I][J][K]数组的首地址，reinterpret_cast后将这个转换结果赋值给了arr3d。

强制类型转换

float(*arr3d1)[I][J] = (float(*)[I][J])arr;
cout << arr3d1[0][0][0] << endl;

这里是将arr转换成float(*)[I][J]的数组指针，arr3d1相当于指向[I][J][K]数组的行指针[I][J][0],这里访问一定要知道arr指针中的元素个数，防止越界。

使用static_cast

static_cast操作符可用于将一个指向基类的指针转换为指向子类的指针。但是这样的转换不总是安全的。static_cast不够安全，就是指在运行阶段不进行类型检查。其主要作用是：

基类（父类）和派生类（子类）之间指针或引用的转换
把void指针转换成目标类型的指针
数字类型转换，一般情况下，可以使用static_cast用于数字类型的转换，如把枚举转换为int或是 float类型。

float (&arr3d2)[I][J][K] = *static_cast<float (*)[I][J][K]>(static_cast<void*>(arr));
cout << arr3d2[0][0][0] << endl;

上面例子中先将float*转换成了void*,然后将void*转换成了float (*)[I][J][K]类型，再取指针变量的值作为数组arr3d2的引用，如此就完成了类型转换。看一个简单的例子：

float c[4] =  {1,2,3,4};
float (&b)[4] = *static_cast<float(*)[4]>(&c); 
cout<<b[1]<<endl;

上面例子b是一个数组变量的引用，float(*)[4]是指向数组的指针，*static_cast<float(*)[4]>是取指针的值，也就是数组的首地址，b正是这个首地址的引用。

转换成多维数组时，之所以需要先转成void*是static_cast转换约束的限制，如果使用reinterpret_cast它可以强制性的将一个指针类型转换成另一种不会做检查，因此就不需要先转成void*。

float c[4] =  {1,2,3,4};
float (&b)[2][2] = *static_cast<float(*)[2][2]>(static_cast<void*>(&c)); 
float (&d)[2][2] = *reinterpret_cast<float(*)[2][2]>(&c); 
cout<<b[1][1]<<endl;