19-指针和多维数组

10.7　指针和多维数组

指针和多维数组有什么关系？为什么要了解它们的关系？处理多维数组的函数要用到指针，所以在使用这种函数之前，先要更深入地学习指针。至于第1个问题，我们通过几个示例来回答。为简化讨论，我们使用较小的数组。假设有下面的声明：

int zippo[4][2]; /* 内含int数组的数组 */

然后数组名 zippo 是该数组首元素的地址。在本例中， zippo 的首元素是一个内含两个 int 值的数组，所以 zippo 是这个内含两个 int 值的数组的地址。下面，我们从指针的属性进一步分析。

• 因为 zippo 是数组首元素的地址，所以 zippo 的值和 &zippo[0] 的值相同。而 zippo[0] 本身是一个内含两个整数的数组，所以 zippo[0] 的值和它首元素（一个整数）的地址（即 &zippo[0][0] 的值）相同。简而言之， zippo[0] 是一个占用一个 int 大小对象的地址，而 zippo 是一个占用两个 int 大小对象的地址。由于这个整数和内含两个整数的数组都开始于同一个地址，所以 zippo 和 zippo[0] 的值相同。
• 给指针或地址加 1 ，其值会增加对应类型大小的数值。在这方面， zippo 和 zippo[0] 不同，因为 zippo 指向的对象占用了两个 int 大小，而 zippo[0] 指向的对象只占用一个 int 大小。因此， zippo + 1 和 zippo[0] + 1 的值不同。
• 解引用一个指针（在指针前使用运算符）或在数组名后使用带下标的[]运算符，得到引用对象代表的值。因为 zippo[0] 是该数组首元素（ zippo[0][0] ）的地址，所以 `(zippo[0])表示存储在zippo[0][0]上的值（即一个int类型的值）。与此类似，zippo代表该数组首元素（zippo[0]）的值，但是zippo[0]本身是一个int类型值的地址。该值的地址是&zippo[0][0]，所以zippo就是&zippo[0][0]。对两个表达式应用解引用运算符表明，*zippo与&zippo[0][0]等价，这相当于zippo[0][0]，即一个int类型的值。简而言之，zippo` 是地址的地址，必须解引用两次才能获得原始值。地址的地址或指针的指针是就是双重间接（double indirection）的例子。

显然，增加数组维数会增加指针的复杂度。现在，大部分初学者都开始意识到指针为什么是 C 语言中最难的部分。认真思考上述内容，看看是否能用所学的知识解释程序清单10.15中的程序。该程序显示了一些地址值和数组的内容。

程序清单10.15　 zippo1.c 程序

/* zippo1.c --  zippo的相关信息 */
#include <stdio.h>
int main(void)
{
     int zippo[4][2] = { { 2, 4 }, { 6, 8 }, { 1, 3 }, { 5, 7 } };
     printf("   zippo = %p,    zippo + 1 = %p\n",zippo, zippo + 1);
     printf("zippo[0] = %p, zippo[0] + 1 = %p\n",zippo[0], zippo[0] + 1);
     printf("  *zippo = %p,   *zippo + 1 = %p\n",*zippo, *zippo + 1);
     printf("zippo[0][0] = %d\n", zippo[0][0]);
     printf("  *zippo[0] = %d\n", *zippo[0]);
     printf("    **zippo = %d\n", **zippo);
     printf("      zippo[2][1] = %d\n", zippo[2][1]);
     printf("*(*(zippo+2) + 1) = %d\n", *(*(zippo + 2) + 1));
     return 0;
}

下面是我们的系统运行该程序后的输出：

    zippo = 0x0064fd38,       zippo + 1 = 0x0064fd40
  zippo[0]= 0x0064fd38,    zippo[0] + 1 = 0x0064fd3c
   *zippo = 0x0064fd38,      *zippo + 1 = 0x0064fd3c
zippo[0][0] = 2
  *zippo[0] = 2
    **zippo = 2
      zippo[2][1] = 3
*(*(zippo+2) + 1) = 3

其他系统显示的地址值和地址形式可能不同，但是地址之间的关系与以上输出相同。该输出显示了二维数组 zippo 的地址和一维数组 zippo[0] 的地址相同。它们的地址都是各自数组首元素的地址，因而与 &zippo[0][0] 的值也相同。

尽管如此，它们也有差别。在我们的系统中， int 是4字节。前面讨论过， zippo[0] 指向一个4字节的数据对象。 zippo[0] 加 1 ，其值加 4 （十六进制中， 38+4 得 3c ）。数组名 zippo 是一个内含2个 int 类型值的数组的地址，所以 zippo 指向一个8字节的数据对象。因此， zippo 加 1 ，它所指向的地址加8字节（十六进制中， 38+8 得 40 ）。

该程序演示了 zippo[0] 和 zippo 完全相同，实际上确实如此。然后，对二维数组名解引用两次，得到存储在数组中的值。使用两个间接运算符（）或者使用两对方括号（ [] ）都能获得该值（还可以使用一个*和一对 [] ，但是我们暂不讨论这么多情况）。

要特别注意，与 zippo[2][1] 等价的指针表示法是 ( (zippo+2) + 1) 。看上去比较复杂，应最好能理解。下面列出了理解该表达式的思路：

zippo             ←二维数组首元素的地址（每个元素都是内含两个int类型元素的一维数组）
zippo+2           ←二维数组的第3个元素（即一维数组）的地址
*(zippo+2)        ←二维数组的第3个元素（即一维数组）的首元素（一个int类型的值）地址
*(zippo+2) + 1    ←二维数组的第3个元素（即一维数组）的第2个元素（也是一个int类型的值）地址
*(*(zippo+2) + 1) ←二维数组的第3个一维数组元素的第2个int类型元素的值，即数组的第3行第2
                    列的值（zippo[2][1]）

以上分析并不是为了说明用指针表示法（ ( (zippo+2) + 1) ）代替数组表示法（ zippo[2][1] ），而是提示读者，如果程序恰巧使用一个指向二维数组的指针，而且要通过该指针获取值时，最好用简单的数组表示法，而不是指针表示法。

图10.5以另一种视图演示了数组地址、数组内容和指针之间的关系。