【原創】淺談指標（九）二維陣列和多級指標相關

計算機知識雜談發表於2021-12-26
指標陣列

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前言

最近在學校裡面看見有人寫的程式碼出錯了，如下：

void dfs(int graph[][],int used[][],int x,int y);

這樣的程式碼必然會出錯（從語法的角度），有感而發，寫下這點內容。
最近也是好久不寫乾貨了，這次來多寫點乾貨。

1.指標做函式引數

1.1.一維陣列（複習）

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
void f(int a[]){
	cout<<sizeof(a)<<endl;
}
int main(){
	int a[]={1,2,3};
	cout<<sizeof(a)<<endl;
	f(a);
}

在64位機器輸出12 8，在32位機器輸出12 4.
通過這個實驗，我們得出的結論是：*當一維陣列當做函式的引數傳遞時，它會被當做指向陣列第一個元素的指標。

1.2.指向陣列的指標

上一節中我們的試驗，只是指向陣列的第一個元素的指標，並非指向陣列的指標。
真正的指向陣列的指標是這個東西：

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
int main(){
	int a[]={1,2,3};
	int (*p)[3]=&a;
	cout<<sizeof(*p)<<endl;
}

輸出是12，也就是3個sizeof(int)。
可以看到，*p就是這個陣列a，如果使用記憶體圖示的畫法，應該是如下的：

那麼，有人會問，這樣和指向陣列首個元素的指標有什麼區別呢？當然，區別很大。
我們假設指向陣列首個元素的指標為q，那麼，當執行p++;q++;時候，

陣列會變成上面的樣子，也就是說，q增加的是sizeof(int)，而p增加的是sizeof(a)，也就是3個int的位子。

1.3.二維陣列的定址方式

在我們人類的理解中，陣列a[2][3]是這樣排列的：

但是在機器的理解中，實際上是這樣排列的：

我們做一個實驗：

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
int main(){
	int a[2][3]={1,2,3,4,5,6};
	for(int i=0;i<2;i++){
		for(int j=0;j<3;j++){
			printf("%p ",&a[i][j]);
		}
		printf("\n");
	}
}

結果如下：

00000000006ffe00 00000000006ffe04 00000000006ffe08
00000000006ffe0c 00000000006ffe10 00000000006ffe14

沒錯，是按照線性排列的。
而我們通常所熟知的a[i][j]，它的定址方式，實際是如下的：

*(*(a+i)+j)

我們看到下面的圖：

此時，a[0]是指向陣列的指標，指向的是陣列{1,2,3}，a[1]指向的則是陣列{4,5,6}。
那麼，a[0]+1，就是指向元素2的指標，再進行解引用*，得到的就是數值2.
即：*(a[0]+1)=a[0][1]
推廣開來就是上面的二維陣列的展開式：a[i][j]=*(*(a+i)+j)

1.4.二維陣列做函式引數

仿照1.1節中的實驗，我們在做一個類似的。

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
int f(int a[2][3]){
	cout<<sizeof(a)<<endl;
}
int main(){
	int a[2][3]={1,2,3,4,5,6};
	cout<<sizeof(a)<<endl;
	f(a);
}

輸出：24 8（64位）或24 4（32位）
由此，我們發現，二維陣列做函式引數時，同樣是傳遞了指標。
這裡值得注意的是，同一機型，我們一般要同時測試32位和64位的輸出結果，才能更好判斷。如果某個輸出值，在32位和64位下有兩倍的關係，一般就是用到了指標。
某些除錯環境（例如DEV C++），可以選擇32位和64位的除錯模式，

我們得出的結論是：二維陣列作為函式的引數傳遞，傳遞的是指向陣列的指標。
那麼也就是說，這個函式和下面的函式同義。

int f(int (*a)[3]){
	for(int i=0;i<2;i++){
		for(int j=0;j<3;j++){
			cout<<a[i][j]<<" ";
		}
		cout<<endl;
	}
}

回到章節開頭的問題，為什麼函式引數的宣告中不能寫used[][]？
答案非常簡單，a[i][j]等同於*(*(a+i)+j)，其中，
根據指標運算的原則，*(a+i)，實際加上的不是i而是i*sizeof(a[0])
這樣一來，因為在函式引數中，a[0]大小未知，導致必須手動指定陣列的寬度

否則由於寬度不同，導致無法解釋陣列
如果把宣告寫成(*a)[4]，二維陣列的解讀也會完全不同。

會被解釋做這樣。
如果指定了陣列的寬度，a[0]的大小也隨之確定，也能順利的定址。

2.二級指標

2.1.概念

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
int main(){
	int a=10;
	int *p=&a;
	int **pp=&p;
	printf("%d %d %d",a,*p,**pp);
}

輸出：10 10 10

其中，帶有兩個星號的**pp就是二級指標。
型別對照一覽表：

2.2.應用

在函式引數中，如果想要修改數值，必須使用指標（或引用）。
那麼，在函式引數中，如果想要修改指標自己的值，就需要指標的指標，也就是多級指標。

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
void f1(char *s){
	s="abcd";
}
void f2(char **s){
	*s="abcd";
}
int main(){
	char *s="first";
	f1(s);puts(s);
	f2(&s);puts(s);
}

注意，二級指標和二維陣列，指向陣列的指標是三個完全不同的東西。
完。

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