C++ 语法之数组指针

发布于:2025-03-22 ⋅ 阅读:(19) ⋅ 点赞:(0)

一维数组:

如果我们定义了一个一维数组,那么这个数组名,就是指向第一个数组元素的地址,也即,是整个数组分配的内存空间的首地址。

比如 int a[3]; 定义了一个包含三个元素的数组。因为一个int占4个字节,那么系统就会为这个数组分配12个字节的内存空间,用来存储这个数组。

可以运行下面代码来观察每个元素的地址:

int main() {
    int a[3];
    a[0] = 1;
    a[1] = 20;
    a[2] = 33;

    cout << "a的地址:" << a << "\n";
    for (int i = 0; i < 3; i++)
        cout << &a[i] << "\n";

}

 运行结果:

可以看到内存的首地址是FAA8开始,注意这里的a和a[0]的地址是相等,因为它们都是代表数组的第一个地址。

然后依次加4个字节,FAAC,FAB0。

那么因此得出结论,数组名元素值每加1,它就会访问到下个四字节的地址(注意这里是根据类型的)。

那么a[3]就应该是FAB4,注意这里数组定义三个,下标是从0开始的,所以到2就结束了。

但我们依然可以通过a[3]访问到FAB4,只不过不是合法的,你不能写入,因为这不是属于你的内存。

如下例子:

#include <iostream>

using namespace std;

int main() {
    int a[3];
    a[0] = 1;
    a[1] = 20;
    a[2] = 33;

    cout << "a的地址:" << a << "\n";
    for (int i = 0; i < 3; i++)
        cout << &a[i] << "\n";

    cout << "a[3]的地址:" << &a[3] << "-------a[3]的值:" << a[3]; //访问a[3]的值,int类型4个字节


}

结果: (注意访问a[3]是不合法的,只为示例使用)

 

可以看到a[3]的地址,是在a[2]的基础上加了个四个字节,这就是数组的规则。其实可以看作是指针的一种运用。

所以一维数组,我们可以像定义int 变量指针来定义数组指针,如下:

#include <iostream>

using namespace std;

int main() {
    int a[3];
    a[0] = 1;
    a[1] = 20;
    a[2] = 33;

    int* p = a;
    cout << *p << "\n" << p[1] << "\n" << *(p + 2);

}

输出值: 

这里要特别说是*(p+2)这个访问,因为指针变量不像正常变量,比如int a;

a+1的话,它就会在a的值加1, 指针变量+1的意思,是在原来的地址上,增加该类型的字节数。这个是根据指针类型来决定的。比如int类型指针加1就是,4字节的+4,+2就是8。

可以通过输出地址值来查看,比如:

    int* p = a;
    int* p1 = p + 1;
    cout << p << "\n" << p1 << endl;

二维数组:

接下来说一下二维数组

 比如定义了一个int b[2][3],可以看成是什么,可以看成是我们定义了2个一维数组a[3]。我们分开来看。

那么b[0]就是一个内存地址,指向了第一个a[3]一维数组的地址。

而b[1]就是指向了第二个a[3]一维数组的首地址。

可以通过地址观察验证:

#include <iostream>

using namespace std;

int main() {
    int b[2][3];
    b[0][0] = 1;
    b[0][1] = 20;
    b[0][2] = 33;

   //输出二堆数组的每个地址:
    for (int i = 0; i < 2; i++)
        for (int j = 0; j < 3; j++)
            cout << "b[" << i << "][" << j << "]地址:" << &b[i][j]<< endl;

    //输出b[0]和b[1]地址:
    cout << "\n\nb[0]地址:" << b[0] << "\nb[1]地址:" << b[1] << endl;
}

 结果:

可以看到定义了一个二维数组,根据地址来看,在内存中是跟一维数组同样的分配方法,依次增加,每次四个字节,F5E8,F5EC,F5F0.....

只不过是以二维的层次来解读的,通过两个下标来控制,比如b[2][3]数组,你找到规则后,你就可以像一维数组那样推断出b[4][2]是哪个地址,访问的数据段是哪里(当然同上,这种访问也是不合法的,只为示例说明)

分解出来后:

那么b[0]即b[0][0]的的首地址,这个跟前面一维数组同样的原理,a跟a[0]地址一样。

而b[1]的地址,就是要加上12个字节,即F5F4,即b[1][0]首地址。

这个12个字节,就是包含3个整数的一维数组的跨度,这不难理解,跟前面都对应上了。

所以现在问题来了:

即现在二维数组b应该是什么样的指针指向它?它加1是多少?

(推理过程,如果不适请跳过直接看结果)

现在是二维数组b包含了两个一维数组a[3];

可以把a[3]数组看成是一种元素。

那么就是b包含了两个元素。也就是看成是一维数组b[0]=元素1 b[1]等于元素2。

所以指针就像是这样 元素 *p=b 也就是 int *p[3]=b; (此元素有三个整数所以3,前面加上int 类型)

又因为[]的运算级高于*号,所以int *p[3],你这里是定义了一个指针数组,相当定义了三个指针变量.

这里提一下指针数组和数组的指针 的区别:

那么相当于int a,b,c;   p[0]=&a;   p[1]=&b;  p[2]=&c;

指针数组是这样用的。

所以我们得给*p加上括号,让它成为一个二维数组的指针,即 int (*p)[3];

那么定义二维数组指针指向b就是 int (*p)[3]=b; 

而由此可以推断,b+1也就是p+1; 它的跨度是一个a[3]的跨度 12字节。

那么现在我们来实际应用验证一下:


#include <iostream>

using namespace std;

int main() {
    int b[2][3];
    b[0][0] = 1;
    b[0][1] = 20;
    b[0][2] = 33;

    b[1][1] = 66;
    b[1][2] = 88;

   //输出二堆数组的每个地址:
    for (int i = 0; i < 2; i++)
        for (int j = 0; j < 3; j++)
            cout << "b[" << i << "][" << j << "]地址:" << &b[i][j]<< endl;

    //输出b[0]和b[1]地址:
    cout << "\n\nb[0]地址:" << b[0] << "\nb[1]地址:" << b[1] << endl;
    //以上为观察对比数据

    int(*p)[3] = b;
    cout << "以下为二维数组指针p的用法:" << endl;
    //取地址的方法:
    cout << "*p是b[0]的地址,p是b的地址,所以相等(包括&b[0][0]):" << *p << "-------" << p << endl;
    //取值的方法
    cout << **p << endl;
    cout << (*p)[0] << endl;
    cout << (*p + 1)[1] << endl;

    cout << p[1][2] << endl;



}

结果:

注意这里的(*p+1)[1]指向的是 b[0][2] 输出的33,这是由于运行符优先级的问题。

因为要先运算*p所以得到了b[0]这个类型的地址,然后加1,就只会加4字节。即b[0][1];

然后,再加上一个[1],就会再加4字节,实际跨度就只有8字节,正好是b[0][2]所以输出33.

类似这样:

   int a[3] = { 1,20,50 };
   cout << (a + 1)[1] << endl; //输出的是50 
   //或者指针的用法
   int* pa = a;
   cout << (pa + 1)[1] << endl;//跟上面一样

那么,如果想访问b[1][1]该怎么做,用括号指定优先级,先运算p+1,再取地址,然后[1]。

即:(正确用法)

    cout << (*(p + 1))[1] << endl;

那么为什么又不是*(p + 1)[1]呢?我们可以根据优先级来计算,最终这个指向哪个地址,获取的是什么值。

p+1 可以知道,跨度为12字节,因为(p+1)所以先计算,之后[]优先级要高于*,所以 再计算[1],

这又是加1,那么(p+1)的结果仍然是一个跨度12字节的类型,再[1],也就是再加上12字节,之后再*,它就是b[2][0]的地址,即b[2]。

地址是可以确定的,如下实验:


#include <iostream>

using namespace std;

int main() {
    int b[3][3];

    b[2][0] = 100;

    int(*p)[3] = b;


    cout << *(p + 1)[1] << endl; //结果 输出b[2][0] 100

}

那么这里还有一个问题,同样是地址,为什么加一个*号就取值取呢,为什么不是b[2]的地址呢?

这里我们要明白通过p+1 和p[1]的用法,虽然它们同样是给地址加上了12个字节,关键是[]这个运算是什么意思,也就是p+1返回的是什么,p[1]返回的是什么。

看下例代码:
 

#include <iostream>

using namespace std;

int main() {
    int b[2][3];


    int(*p)[3] = b;

    cout << p + 1 << endl;
    cout << p[1] << endl;

}

运行结果:


 地址是同样的,但是p+1 是一个二维指针的地址 返回类型是(*p)[3];
 而p[1] 加12字节然后会解引一层指针,也就是一维指针 返回类类型是 int *p 

所以*(p+1)输出的还是地址,此时已经退化成一维的指针。

而*p[1]则是会直接取值,(你可以将[1]的运算符看作是比p+1还多了一个解引操作,即自动将结果加了一个*)(再次划重点[1]增加的值,是根据前面的指针类型数据来增加的int *p是加4,char 加1

int (*p)[3] 是加12)

所以最终*p[1]就是b[1][0]的值。

那么这里留下个题目(*p)[1]又是哪个值? 如果你能分析出来,那么基本上你对二维数组指针有了一个比较好的了解了。

 可以看到这些都是有着严格的区分和应用的,所以二维数组b,是不能用int *p这样来指向的,类型不匹配。

但int *p可以指向b[0],b[1],本质上 b[0]是个一维数组名。那么类推三维数组也是一样的,可以依次拆分,按逻辑分解。这里就不介绍了,感兴趣的可以自行实验,乃至更多维的。

下面补充一些字符数组的说明

字符数组单个用法可以参照int类型,那么不同的一些点是字符串的处理输入和输出。

比如字符串它可以直接赋给数组在定义时:

 char cs[10] = "hello";

其中c[0]就是字符h,c[1]是有e,依此类推,注意这里有5个字符,但你如果定义cs[5]来接收,是会报错的,提示cs[5]容量不够,因为字符串系统会加上'\0'结尾的,表示该字符串结束。

所以'c'和"c" 单字符c和字符串的c 是不一样的,前进占一个字节,后者占两个字节(加上\0)

那么一个char指针指向c时,再输出,就会默认这个指针是个字符串,会一直输出,直到遇到\0才结束。

如下代码说明:

int main() {
   
    char c[10] = { 'h','e','l','l','o' };
    char* p = c;
    char* p1 = &c[1];
    cout << p << endl;
    cout << p1 << endl;
    cout << *p1 << endl;
        
}

运行结果: