前言：筆者本來是打算在上一篇文章中，把多維數(shù)組和多維指針與數(shù)組的訪問方式結(jié)合起來一起寫掉。但是在寫作過程中，發(fā)現(xiàn)創(chuàng)作篇幅明顯過長，不利于日后按圖索驥，所以又重開了一篇，說說自己的感悟，僅供參考

多維數(shù)組和多維指針

1.一維數(shù)組和多維數(shù)組的存儲區(qū)別

??假設(shè)我們現(xiàn)在有如下代碼分別聲明了一個一維數(shù)組和一個二維數(shù)組：

int array1[3];
int array2[3][3];

• 一維數(shù)組的存儲
  ??我們假設(shè)此代碼編譯運行在32位機上，一個int類型數(shù)據(jù)占4個字節(jié)，array1數(shù)組從地址0x5000_0000處開始分配空間，則可得array1數(shù)組的存儲框圖如下：
  

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  ??在上圖中使用一個 ?? 符號代表一個未知具體數(shù)值的字節(jié)數(shù)據(jù)，array1中的3個int類型的數(shù)據(jù)其實實際所占字節(jié)數(shù)為12。作為數(shù)組元素連續(xù)存儲，因此從數(shù)組首地址0x5000_0000向后地址遞增存放數(shù)據(jù)，其實際所占地址為0x5000_0000至0x5000_000B。

• 多維數(shù)組的存儲
  ??多維數(shù)組中，以二維數(shù)組為代表重點闡述，其余三維四維乃至N維可以以此類推。在C語言中，多維數(shù)組的存儲是以行序為主，下面的闡述也遵循這個規(guī)律。
  ??我們假設(shè)array2數(shù)組的首地址是0x6000_000C,其后按地址連續(xù)存儲，則有如下存儲框圖：
  

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  ??從上圖可以看出，該數(shù)組含有9個int類型元素，共占36個字節(jié)，從首地址開始連續(xù)存儲分配。

• 總結(jié)：
  1）任何數(shù)組（不論是一維數(shù)組還是多維數(shù)組），其數(shù)組首地址都是一個和數(shù)組名直接關(guān)聯(lián)的地址常量。
  ??即，如上述array1和array2等數(shù)組名直接和數(shù)組首地址關(guān)聯(lián)，它們可以出現(xiàn)在賦值符號=的右邊，作為一個地址量賦給指針，但是不能出現(xiàn)在=的左邊，對其重新進行賦值。其首地址的常量值，在代碼編譯鏈接時期，由編譯器和鏈接器確定，整個程序運行期間不能被更改。
  2）數(shù)組元素是以順序方式連續(xù)存儲的，這意味著，我們可以通過一個首地址和一個偏移量定位到數(shù)組中的每個元素。
  ??每次操作數(shù)組中的元素時，不管是通過下標(biāo)引用還是指針訪問的方式，都是先從數(shù)組的首地址開始，加減一個偏移量，找到該元素的地址，再對該元素進行操作。

2.一維指針和多維指針

??一維指針和多維指針沒有特別需要闡述的地方，它們之間的區(qū)別主要是：一維指針僅僅進行了單次地址轉(zhuǎn)換即可以取出數(shù)據(jù)操作；而多維指針則根據(jù)聲明的維數(shù)需要進行多次地址轉(zhuǎn)換才能夠取到目標(biāo)數(shù)據(jù)。但是，指針作為一個數(shù)據(jù)變量，可以多次賦值，使得其成為對數(shù)組操作訪問的一大利器，所以指針和數(shù)組的結(jié)合才是重中之重。

3.數(shù)組指針和指針數(shù)組

• 3.1 數(shù)組指針
  ??數(shù)組指針，顧名思義就是一個指向數(shù)組的指針。一維指針可以指向一個同類型的一維數(shù)組，但多維指針不一定可以直接指向一個多維數(shù)組。有如下聲明：

int vector[10],*vp = vector;
int matrix[3][10],*mp = matrix;

??在上述聲明中，vector是一個含有10個元素的數(shù)組，每個元素都是int類型，vector作為數(shù)組首地址，其類型是一個int的地址，因此可以賦值給int *類型的變量vp。
??而在二維數(shù)組的聲明中，結(jié)合行序優(yōu)先的規(guī)律看，其實是先聲明了一個數(shù)組matrix[3],含有三個元素，每個元素是int [10] 類型, matrix作為數(shù)組首地址，存儲的 matrix[0] 元素的類型也是 int [10]類型，與被聲明為int * 類型的mp類型不符合，不能被賦值。
??若想要聲明一個指向matrix的指針，則應(yīng)該如下聲明：

int (*p)[10];

之前說到，下標(biāo)引用 [ ]的優(yōu)先級大于指針引用*，但若出現(xiàn) （）則，其優(yōu)先級最高。在上述聲明中，先看 ( * p) 聲明了一個指針，余下的int [10]，則是其指向的數(shù)據(jù)類型。因此，matrix可以賦給p,它們的數(shù)據(jù)類型相同。而 matrix[0] 則可以賦給mp,它們的數(shù)據(jù)類型都是int *。

• 3.2 指針數(shù)組
  ??指針數(shù)組,其本質(zhì)是一個數(shù)組，只不過其元素類型都是指針類型。如下所示：

int  *a[10];

下標(biāo)引用的優(yōu)先級高于間接訪問，所以在這個表達(dá)式中首先執(zhí)行下標(biāo)引用，可以得出a是一個含10個元素的數(shù)組，其元素類型為int *。其數(shù)據(jù)類型與上述vector相同，因此 a[0] = vector 成立。

3.數(shù)組指針的數(shù)組和多維數(shù)組的關(guān)聯(lián)

??讓我們回到一開始的多維數(shù)組，在腦海中重新組織我們對數(shù)組的理解。對于 int array2 [3][3],我們一般對于其最常見的理解是array2是一個數(shù)組的首地址，它含有3個元素，每個元素又都是另外一個數(shù)組的首地址，如下圖所示（靈魂手稿突現(xiàn)）：

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• 4.1數(shù)組指針數(shù)組
  ??當(dāng)我們采用數(shù)組指針數(shù)組的方式存儲這些數(shù)據(jù)時，其操作方式類似于多級索引。我們不僅要花空間存儲原來的數(shù)據(jù)，還要花多余的空間存儲索引項，即這里的數(shù)組指針項。如下圖：
  

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  ??并且，由于數(shù)組指針已經(jīng)存儲了實際數(shù)據(jù)數(shù)組的索引，所以實際的數(shù)組可以采用數(shù)組間離散存儲的方式，其每個數(shù)組的大小也可以不相等。

• 4.2多維數(shù)組存儲
  ??采用多維數(shù)組存儲數(shù)據(jù)時，由于其子數(shù)組大小相等，都采用順序存儲方式存儲數(shù)據(jù)，每個子數(shù)組的首地址可以通過二維數(shù)組的首地址+偏移量計算所得，所以不需要采用額外的空間存儲子數(shù)組首地址的索引。如下圖所示：
  

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• 總結(jié)：
  ??我們可以將多維數(shù)組的第一維看作是一個數(shù)組指針，其存放的指針地址指向其隨后的每一維子數(shù)組，但實際存儲上，二者有很大差別：
  1）多維數(shù)組必須順序存儲，大小固定，所以其子數(shù)組的首地址是常量，可通過二維數(shù)組首地址+偏移量計算所得，不需要占用額外的存儲空間。
  2）數(shù)組指針數(shù)組需要占用額外的存儲空間記錄子數(shù)組的首地址，因此子數(shù)組大小可變，也可以采用離散存儲方式，更加靈活。
  3）關(guān)于二種方式的應(yīng)用場景：
  ??如果存儲的數(shù)據(jù)大小比較接近緊湊，建議聲明為多維數(shù)組會更加節(jié)省存儲空間，操作方便；若數(shù)據(jù)集合中，數(shù)據(jù)多為長短不一且最長數(shù)據(jù)和最短數(shù)據(jù)相差較大，例如：字符串存儲，建議聲明為數(shù)組指針數(shù)組會更加節(jié)省空間。

5.作為函數(shù)參數(shù)的數(shù)組和指針

??函數(shù)調(diào)用傳參的過程都是都先將實際參數(shù)復(fù)制給形式參數(shù)。作為數(shù)組傳參是將數(shù)組的首地址傳給形式參數(shù)，作為指針是將指針變量的內(nèi)容傳入。

• 5.1一維數(shù)組和一維指針的函數(shù)原型
  void fun (int * v); //一維指針
void fun (int v [ ]); //一維數(shù)組
  ??上面兩個函數(shù)的聲明功能相等，其傳入形參的類型都是int類型的地址。對于數(shù)組當(dāng)形參的聲明來說，編譯器并不關(guān)心數(shù)組有多少個元素（即數(shù)組下標(biāo)越界是代碼編寫者需要關(guān)注的事），編譯器只關(guān)心數(shù)組的首地址。因此上述形參中數(shù)組下標(biāo)[ ]中的數(shù)值缺省。
• 5.2多維數(shù)組和多維指針的函數(shù)原型
  void fun (int( * v)[10]); //數(shù)組指針
void fun (int v [ ][10]); //二維數(shù)組
  ??上述兩個函數(shù)聲明的功能相等，其都傳入了一個首地址，且該首地址都指向一個int [10]數(shù)據(jù)類型。值得注意的是，數(shù)組作形參時，其第一維長度必須省略，其后所有維度的長度必須列出。

• Q:為什么數(shù)組除第一維長度外的所有長度都不能省略？
• A: 當(dāng)數(shù)組作為形參時，我們需要傳入其數(shù)組首地址，然后對首地址進行加減運算以得到下一個數(shù)據(jù)地址，在第一個例子中，int類型占4個字節(jié)，所以每次對地址進行加減時，都是以4為步進單位。第二個例子中，int [10]類型占40個字節(jié)，所以對傳入地址的加減步進值為40.除第一維外的所有維數(shù)的長度是為了確定該數(shù)組首地址的加減步進值，因此不能省略。
  ?而有時可以省略第一維長度的場合，比如：
  ?int a [ ][2] = { {1,2},{3,4}};
  ?編譯器會根據(jù)初始化內(nèi)容自動判定數(shù)組的第一維長度為2.因此，在某些情況下，數(shù)組的第一維長度可省略。