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C语言------二维数组指针从入门到精通

article 2025/2/4 3:49:36

前言:

目标:需要了解及掌握数组指针的行地址、列地址、具体元素地址、具体元素地址的值是怎样定义及实现。

重点:指针的偏移,指针解引用。

难点:指针的升阶与降阶。

1. 基本概念

二维数组：二维数组可以看作是一个数组的数组。例如，int a[3][4] 表示一个 3 行 4 列的二维数组。
数组指针：数组指针是一个指针，指向一个数组。例如，int (*p)[4] 表示一个指向包含 4 个整数的数组的指针。
指针数组：指针数组是一个数组，其元素是指针。例如，int *p[3] 表示一个包含 3 个整型指针的数组。
数组名与指针的区别：
- 数组名：在大多数情况下，数组名可以被视为指向其第一个元素的指针。
- 指针：指针是一个变量，可以指向任何类型的变量，并且可以被重新赋值。
指针运算：
- 指针加减：指针加减操作会根据指针类型调整偏移量。例如，int *p; p + 1 表示 p 向前移动一个 int 的大小。
- 指针解引用：使用 * 运算符访问指针指向的值。
二维数组的指针表示：
- int arr[3][4]; 中，arr 是一个指向 int [4] 的指针。
- arr[0] 是一个指向 int 的指针，表示第一行的第一个元素。
- arr[i] 等价于 *(arr + i)，表示第 i 行的第一个元素。
行地址和列地址的区别：二维数组中每一行的行地址和每一行第一列地址在数值上是相同的，但含义不同。行地址是指向整个行的指针，而列地址是指向行中某个元素的指针。
二维数组的地址：二维数组的名字 a 本身就是一个指向第一行的指针，即 a 等价于 &a[0]。

2.二维数组的内存布局

对于二维数组 int arr[2][3];的内存布局如下:

对于二维数组 int arr[3][4];，内存布局如下：

arr[0][0] arr[0][1] arr[0][2] arr[0][3]

arr[1][0] arr[1][1] arr[1][2] arr[1][3]

arr[2][0] arr[2][1] arr[2][2] arr[2][3]

假设每个 int 占用4字节，内存地址如下：

arr[0][0] -> 0x7ffee3b8e990
arr[0][1] -> 0x7ffee3b8e994
arr[0][2] -> 0x7ffee3b8e998
arr[0][3] -> 0x7ffee3b8e99c
arr[1][0] -> 0x7ffee3b8e9a0
arr[1][1] -> 0x7ffee3b8e9a4
arr[1][2] -> 0x7ffee3b8e9a8
arr[1][3] -> 0x7ffee3b8e9ac
arr[2][0] -> 0x7ffee3b8e9b0
arr[2][1] -> 0x7ffee3b8e9b4
arr[2][2] -> 0x7ffee3b8e9b8
arr[2][3] -> 0x7ffee3b8e9bc

3. 二维数组指针代码分析

#include <stdio.h> 
 
int main() { 
    int arr[3][4] = { 
        {1, 2, 3, 4}, 
        {5, 6, 7, 8}, 
        {9, 10, 11, 12} 
    }; 
 
    // 行地址 
    printf("第一行地址: %p\n", (void *)arr); 
    printf("第二行地址: %p\n", (void *)(arr + 1)); 
    printf("第三行地址: %p\n", (void *)(arr + 2)); 
 
    // 列地址 
    printf("第一行第一列地址: %p\n", (void *)arr[0]); 
    printf("第一行第二列地址: %p\n", (void *)(arr[0] + 1)); 
    printf("第二行第一列地址: %p\n", (void *)(*(arr + 1))); 
 
    // 具体元素地址 
    printf("a[1][2]的地址: %p\n", (void *)(arr[1] + 2)); 
    printf("a[1][2]的地址: %p\n", (void *)(*(arr + 1) + 2)); 
    printf("a[1][2]的地址: %p\n", (void *)&arr[1][2]); 
 
    // 具体元素的值 
    printf("a[1][2]的值: %d\n", *(arr[1] + 2)); 
    printf("a[1][2]的值: %d\n", *(*(arr + 1) + 2)); 
    printf("a[1][2]的值: %d\n", arr[1][2]); 
 
    return 0; 
}

4. 地址运算

& 运算符：地址升阶，将一个元素的地址提升为指向该元素所在行的指针。
*运算符：地址降阶，将一个行地址降阶为该行中某个元素的地址。

5.二维数组指针行地址表示

arr：
- arr 是一个指向 int [4] 的指针，表示第一行的地址。
- 输出：0x7ffee3b8e990
arr + 1：
- arr + 1 是一个指向 int [4] 的指针，表示第二行的地址。
- 输出：0x7ffee3b8e9a0
arr + 2：
- arr + 2 是一个指向 int [4] 的指针，表示第三行的地址。
- 输出：0x7ffee3b8e9b0

6.二维数组指针列地址表示

arr[0]：
- arr[0] 是一个指向 int 的指针，表示第一行第一个元素的地址。
- 输出：0x7ffee3b8e990
arr[0] + 1：
- arr[0] + 1 是一个指向 int 的指针，表示第一行第二个元素的地址。
- 输出：0x7ffee3b8e994
*(arr + 1)：
- *(arr + 1) 等价于 arr[1]，是一个指向 int 的指针，表示第二行第一个元素的地址。
- 输出：0x7ffee3b8e9a0

7.二维数组指针具体元素地址表示

arr[1] + 2：
- arr[1] + 2 是一个指向 int 的指针，表示第二行第三个元素的地址。
- 输出：0x7ffee3b8e9a8
*(arr + 1) + 2：
- *(arr + 1) + 2 等价于 arr[1] + 2，是一个指向 int 的指针，表示第二行第三个元素的地址。
- 输出：0x7ffee3b8e9a8
&arr[1][2]：
- &arr[1][2] 是一个指向 int 的指针，表示第二行第三个元素的地址。
- 输出：0x7ffee3b8e9a8

8.二维数组指针具体元素的值表示

*(arr[1] + 2)：
- *(arr[1] + 2) 解引用 arr[1] + 2，得到第二行第三个元素的值 7。
- 输出：7
*(*(arr + 1) + 2)：
- *(*(arr + 1) + 2) 解引用 *(arr + 1) + 2，得到第二行第三个元素的值 7。
- 输出：7
arr[1][2]：
- arr[1][2] 直接访问第二行第三个元素的值 7。
- 输出：7

9. 二维数组指针地址的输出

 // 行地址 
    printf("第一行地址: %p\n", (void *)arr); 
    printf("第二行地址: %p\n", (void *)(arr + 1)); 
    printf("第三行地址: %p\n", (void *)(arr + 2)); 
 
    // 列地址 
    printf("第一行第一列地址: %p\n", (void *)arr[0]); 
    printf("第一行第二列地址: %p\n", (void *)(arr[0] + 1)); 
    printf("第二行第一列地址: %p\n", (void *)(*(arr + 1))); 
 
    // 具体元素地址 
    printf("a[1][2]的地址: %p\n", (void *)(arr[1] + 2)); 
    printf("a[1][2]的地址: %p\n", (void *)(*(arr + 1) + 2)); 
    printf("a[1][2]的地址: %p\n", (void *)&arr[1][2]); 
 
    // 具体元素的值 
    printf("a[1][2]的值: %d\n", *(arr[1] + 2)); 
    printf("a[1][2]的值: %d\n", *(*(arr + 1) + 2)); 
    printf("a[1][2]的值: %d\n", arr[1][2]);