二维数组和指针的关系

二维数组和指针

⑴ 用指针表示二维数组元素。

要用指针处理二维数组，首先要解决从存储的角度对二维数组的认识问题。

我们知道，一个二维数组在计算机中存储时，是按行存储的，即先存储第一行的元素，再存储第二行的元素。

当把每一行看作一个整体，即作为一个大的数组元素时，原来的二维数组也就变成一个一维数组了。而每个大数组元素对应原来二维数组中的一行，称为行数组元素，显然每个行数组元素都是一个一维数组。

下面我们讨论二维数组元素和指针之间的对应关系，清楚了二者之间的关系，就能用指针处理二维数组了。
设p是指向二维数组a[M][N]的指针变量，若有：
p=a[0]; 则p+j将指向a[0]数组中的元素a[0][j]。
由于a[0]、a[1]┅a[M-1]等各个行数组依次连续存储，则对于a数组中的任一元素a[i][j]，指针的一般形式如下：
p+i*N+j
用"*"运算符表示为：
*( p+i*N+j)
同样，a[i][j]也可使用指针下标法表示，如下：
p[i*N+j]

例如，有如下定义：
int a[3][4]={{10,20,30,40,},{50,60,70,80},{90,91,92,93}};
则数组a有3个元素，分别为a[0]、a[1]、a[2]。而每个元素都是一个一维数组，各包含4个元素，如a[1]的4个元素是a[1][0]、a[1][1]、a[1]2]、a[1][3]。
若有：
int *p=a[0];
则数组a的元素a[1][2]对应的指针为：p+1*4+2
元素a[1][2]也就可以表示为：*( p+1*4+2)
用下标表示法，a[1][2]表示为：p[1*4+2]
特别说明：
对上述二维数组a，虽然a[0]、a都是数组首地址，但二者指向的对象不同。

a[0]是一维数组的名字，它指向的是一维数组a[0]的首元素a[0][0]，对其进行“*”运算，得到的是一维数组元素a[0][0]的值，即*a[0]与a[0][0]是同一个值。

而a是一个二维数组的名字，它指向的是二维数组a的首元素a[0]，对a进行“*”运算，得到的是一维数组a[0]的首地址，即*a与a[0]是同一个值。它的指针移动单位是“行”，所以a+i指向的是第i个行数组，即指向a[i]。

当用int *p;定义指针p时，p的指向是一个int型数据，而不是一个地址，因此，用a[0]对p赋值是正确的，而用a对p赋值是错误的。这一点请务必注意。

示例：

#include <stdio.h>

int main()
{

    int a[3][4]={{3,17,8,11},{66,7,8,19},{12,88,7,16}};
    int *p=a[0],max,i,j,row,col;
    max=a[0][0];

    row=col=0;


    for(i=0;i<3;i++)
       for(j=0;j<4;j++)
         if(*(p+i*4+j)>max)
          {
            max=*(p+i*4+j);
            row=i;
            col=j;
          }
    printf("a[%d][%d]=%d\n",row,col,max);
    printf("address of a is:%x\n", (unsigned int)a);
    printf("address of a[0] is:%x\n", (unsigned int)a[0]);
    printf("address of a[0][0] is:%x\n\n", (unsigned int)&a[0][0]);
    printf("address of (a+1) is:%x\n", (unsigned int)(a+1));
    printf("address of (a[0]+1) is:%x\n", (unsigned int)(a[0]+1));
    printf("address of (a[0][0]+1) is:%x\n", (unsigned int)(&a[0][0]+1));

    return 0;
}

运行结果：

a[2][1]=88
address of a is:bfdc0368
address of a[0] is:bfdc0368
address of a[0][0] is:bfdc0368

address of (a+1) is:bfdc0378
address of (a[0]+1) is:bfdc036c
address of (a[0][0]+1) is:bfdc036c
从结果看出，a，a[0]，a[0][0]是同一个地址，

⑵ 用二维数组名作地址表示数组元素。

另外，由上述说明，我们还可以得到二维数组元素的一种表示方法：
对于二维数组a，其a[0]数组由a指向，a[1]数组则由a+1指向，a[2]数组由a+2指向，以此类推。因此，*a与a[0]等价、*(a+1)与a[1]等价、*(a+2)与a[2]等价，┅，即对于a[i]数组，由*(a+i)指向。由此，对于数组元素a[i][j]，用数组名a的表示形式为：
*(*(a+i)+j)
指向该元素的指针为：
*(a+i)+j
数组名虽然是数组的地址，但它和指向数组的指针变量不完全相同。指针变量的值可以改变，即它可以随时指向不同的数组或同类型变量，而数组名自它定义时起就确定下来，不能通过赋值的方式使该数组名指向另外一个数组。
示例：

求二维数组元素的最大值。

该问题只需对数组元素遍历，即可求解。因此，可以通过顺序移动数组指针的方法实现。
main()
{

int a[3][4]={{3,17,8,11},{66,7,8,19},{12,88,7,16}};
int *p,max;
for(p=a[0],max=*p;p<a[0]+12;p++)
   if(*p>max)
      max=*p;
printf("MAX=%d/n",max);

}
执行结果：
MAX=88
这个程序的主要算法都是在for语句中实现的：p是一个int型指针变量；p=a[0]是置数组的首元素地址为指针初值；max=*p将数组的首元素值a[0][0]作为最大值初值；p<a[0]+12是将指针的变化范围限制在12个元素的位置内；p++使得每比较一个元素后，指针后移一个元素位置。
示例：

求二维数组元素的最大值，并确定最大值元素所在的行和列。
本例较之上例有更进一步的要求，需要在比较的过程中，把较大值元素的位置记录下来，显然仅用上述指针移动方法是不行的，需要使用能提供行列数据的指针表示方法。
main()
{

int a[3][4]={{3,17,8,11},{66,7,8,19},{12,88,7,16}};
int *p=a[0],max,i,j,row,col;
max=a[0][0];

row=col=0;

for(i=0;i<3;i++)
   for(j=0;j<4;j++)
     if(*(p+i*4+j)>max)
      {
        max=*(p+i*4+j);
        row=i;
        col=j;
      }
printf("a[%d][%d]=%d/n",row,col,max);

}
程序运行结果：
a[2][1]=88

⑶ 行数组指针

对于指针，不管有多复杂，按照以下原则进行分析：

从变量名处起，根据运算符优先级结合，一步一步分析。

在上面的说明中我们已经知道，二维数组名是指向行的，它不能对如下说明的指针变量p直接赋值：
int a[3][4]={{10,11,12,13},{20,21,22,23},{30,31,32,33}},*p;
其原因就是p与a的对象性质不同，或者说二者不是同一级指针。C语言可以通过定义行数组指针的方法，使得一个指针变量与二维数组名具有相同的性质。

行数组指针的定义方法如下：
数据类型 (*指针变量名)[二维数组列数]；

例如，对上述a数组，行数组指针定义如下：
int (*p)[4];
它表示，数组*p有4个int型元素，分别为(*p)[0]、(*p)[1]、(*p)[2]、(*p)[3] ，亦即p指向的是有4个int型元素的一维数组，即p为行指针。

(按照指针的分析原则进行分析：p先与*结合，说明p是一个指针，然后与[]结合，说明指针指向的内容是含4个元素的数组，然后与int结合，说明数组中的元素为int类型。所以p是一个指向含4个int类型元素的数组的指针。)

此时，可用如下方式对指针p赋值：

p=a;

为做对比，比较一下如下指针：

int *p[4];

(按照指针的分析原则进行分析：p先与[]结合，说明p是一个数组，然后与*结合，说明数组的元素为指针，然后与int结合，说明指针指向的是int类型的变量。所以p是一个含4个元素的指向int类型变量的指针组成的数组。)