C 语言中二维数组的退化

目录

1. 一维数组的退化

2.字符串数组的退化

3. 二维数组的退化

3.1 为什么退化为 int (*)[4] 而不是  int **？

3.2举例说明

3.3 .总结

在 C 语言中，数组名在大多数情况下会退化为指向其第一个元素的指针，这种机制称为数组退化（Array Decay）。不过，这种退化的具体表现取决于数组的维度。详细解释如下：

1. 一维数组的退化

当一维数组作为参数传递给函数时，数组名退化为指向数组第一个元素的指针。

void func(int *arr) {
    // arr 是指向 int 的指针
}

int main() {
    int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
    func(arr); // arr 退化为 &arr[0]，即指向第一个元素的指针
    return 0;
}

内存布局

假设 arr[5] 的首地址为 0x1000：arr 退化为指向 arr[0] 的指针，即 int *，指向地址 0x1000。

2.字符串数组的退化

当字符串数组（例如 char *array[]）作为参数传递给函数时，它会退化为一个指向指针的指针（char **）。这是因为数组名在函数调用时会退化为一个指针，具体过程如下：

作为函数参数时的退化：

1.array 作为参数传递时，它不会直接传递整个数组，而是退化为指向数组首元素的指针。

2.因为数组的每个元素是一个 char *，所以退化后的类型是 char **，表示一个指向字符串指针的指针。

void processArray(char **arr, int size);
void processArray(char *arr[], int size);

使用 char *arr[] 和 char **arr 作为函数参数是等效的

3. 二维数组的退化

二维数组的退化稍微复杂一些。当二维数组作为参数传递给函数时，它退化为指向第一行的指针。由于每一行本身是一个一维数组，结果是一个指向数组的指针。

void func(int arr[][4]) {
    // arr 是指向包含 4 个 int 的数组的指针，即 int (*)[4]
}

int main() {
    int arr[3][4] = {
        {1, 2, 3, 4},
        {5, 6, 7, 8},
        {9, 10, 11, 12}
    };
    func(arr); // arr 退化为指向 arr[0] 的指针
    return 0;
}

内存布局

假设二维数组 arr[3][4] 的首地址为 0x1000：

arr 退化为指向 arr[0] 的指针，即 int (*)[4]，指向地址 0x1000。

arr[0] 是一维数组，包含 4 个 int，每行占用 4 * sizeof(int) 的空间。

3.1 为什么退化为 int (*)[4] 而不是  int **？

二维数组是连续分布的：在内存中，二维数组是一个大的连续内存块。

int ** 表示一个指针的指针，通常用来表示一组独立的指针（比如动态分配的二维数组），但这里 arr 是一个连续的内存块，无法用 int ** 访问。

退化为 int (*)[4] 后，编译器知道每行占用 4 * sizeof(int) 的空间，因此可以正确地解析 arr[i][j]。

3.2举例说明

在函数中：

void process2DArray(char arr[][10], int rows);

这里的 arr 是一个指向数组的指针（char (*)[10]），通过 arr[i] 访问每一行。编译器知道每行是一个长度为 10 的数组，因此可以正确解析 arr[i][j]。

如果改为：

void process2DArray(char **arr, int rows);

这会导致类型不匹配，因为 char ** 不包含关于行长度的信息，无法正确解析 arr[i][j]。

3.3 .总结

1.数组名退化为指针的原因在于函数调用时无法直接传递整个数组。

2.对于二维数组，退化为指向行的指针（char (*)[10]），以便编译器知道行的大小。

3.二维数组与指针数组（char **）有本质不同，因为二维数组是一个连续的内存块，而指针数组是独立的指针集合。