C语言的二级指针与二维数组

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>

void main()

{

int a[][3]={{250,250,250},{250,250,250}};

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

}

注：语句@在.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：

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(即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int x=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！不过，这样理解似乎更能深刻且方便地知道那样做错在哪里了，呵呵。。。。。。