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关于指针:二维数组讨论

文章作者:riffle (钢狼)

近来得闲看了阿蓉的关于指针的文章(精华区),觉得内容很生动,讨论得也很细致。于是忍不住也想聊上几句,和大家探讨一下。

概括的说,指针其实就是可变数组的首地址,说是可变数组,是指其包含内容的数量的可变的,并且是可动态申请和释放的,从而充分节约宝贵的内存资源。我一向喜欢一维数组,除非万不得已,我一般是不用二维数组的,多维的则更是很少涉足了。因为一维简单,容易理解,而用指针指向的多维数组就具有相当的复杂性了,也因此更具有讨论的必要。

闲话少说,这里我就以三个二维数组的比较来展开讨论:

(1)、int **Ptr;

(2)、int *Ptr[ 5 ];

(3)、int ( *Ptr )[ 5 ];

以上三例都是整数的二维数组,都可以用形如 Ptr[ 1 ][ 1 ] 的方式访问其内容;但它们的差别却是很大的。下面我从四个方面对它们进行讨论:

一、内容:

它们本身都是指针,它们的最终内容都是整数。注意我这里说的是最终内容,而不是中间内容,比如你写 Ptr[ 0 ],对于三者来说,其内容都是一个整数指针,即 int *;Ptr[ 1 ][ 1 ] 这样的形式才是其最终内容。

二、意义:

(1)、int **Ptr 表示指向“一群”指向整数的指针的指针。

(2)、int *Ptr[ 5 ] 表示指向 5 个指向整数的指针的指针。

(3)、int ( *Ptr )[ 5 ] 表示指向“一群”指向 5 个整数数组的指针的指针。

三、所占空间:

(1)、int **Ptr 和 (3)、int ( *Ptr )[ 5 ] 一样,在32位平台里,都是4字节,即一个指针。

但 (2)、int *Ptr[ 5 ] 不同,它是 5 个指针,它占5 * 4 = 20 个字节的内存空间。

四、用法:

(1)、int **Ptr

因为是指针的指针,需要两次内存分配才能使用其最终内容。首先,Ptr = ( int ** )new int *[ 5 ];这样分配好了以后,它和(2)的意义相同了;然后要分别对 5 个指针进行内存分配,例如:

Ptr[ 0 ] = new int[ 20 ];

它表示为第 0 个指针分配 20 个整数,分配好以后, Ptr[ 0 ] 为指向 20 个整数的数组。这时可以使用下标用法 Ptr[ 0 ][ 0 ] 到Ptr[ 0 ][ 19 ] 了。

如果没有第一次内存分配,该 Ptr 是个“野”指针,是不能使用的,如果没有第二次内存分配,则 Ptr[ 0 ] 等也是个“野”指针,也是不能用的。当然,用它指向某个已经定义的地址则是允许的,那是另外的用法(类似于“借鸡生蛋”的做法),这里不作讨论(下同)。

(2)、int *Ptr[ 5 ]

这样定义的话,编译器已经为它分配了 5 个指针的空间,这相当于(1)中的第一次内存分配。根据对(1)的讨论可知,显然要对其进行一次内存分配的。否则就是“野”指针。

(3)、int ( *Ptr )[ 5 ]

这种定义我觉得很费解,不是不懂,而是觉得理解起来特别吃力,也许是我不太习惯这样的定义吧。怎么描述它呢?它的意义是“一群”指针,每个指针都是指向一个 5 个整数的数组。如果想分配 k 个指针,这样写: Ptr = ( int ( * )[ 5 ] ) new int[ sizeof( int ) * 5 * k ]。这是一次性的内存分配。分配好以后,Ptr 指向一片连续的地址空间,其中 Ptr[ 0 ] 指向第 0 个 5 个整数数组的首地址,Ptr[ 1 ] 指向第1 个 5 个整数数组的首地址。

综上所述,我觉得可以这样理解它们:

int ** Ptr <==> int Ptr[ x ][ y ];

int *Ptr[ 5 ] <==> int Ptr[ 5 ][ x ];

int ( *Ptr )[ 5 ] <==> int Ptr[ x ][ 5 ];

这里 x 和 y 是表示若干的意思。

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