一码惊醒梦中人

曾经的我天真的以为C语言中的二维数组都是“指针数组套娃”（因为可以两次取值），但是上个学期的C语言课无情的打破了我的幻想——二维数组也是线性存储的（不过字符串数组确实是指针数组套娃）。
但是我真的搞明白了么？其实直到几个小时前，我依旧认为二维数组名和二级指针没什么差别，直到我尝试运行了一下下面的代码

#include<stdio.h>

int main()
{
    int a[3][4] = {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11};
    
    int **q;
 
    q = a;
    
    printf("%d\n", **q);
}
libxzr@libxzr-virtual-machine:~$ gcc test.c
test.c: In function ‘main’:
test.c:11:4: warning: assignment to ‘int **’ from incompatible pointer type ‘int (*)[4]’ [-Wincompatible-pointer-types]
   11 |  q = a;
      |    ^

编译时会出现警告，不过没什么关系，一个强制类型转换的事

运行一下

libxzr@libxzr-virtual-machine:~$ ./a.out 
段错误 (核心已转储)

草？
？？？？？？
为什么对二维数组名两次取值没有事，但是把它赋给一个二级指针就炸了？
我真的学过C语言吗？

是时候好好梳理一下，二维数组名、行指针、二级指针之间的关系了。

尘埃落定

我也在网上搜索了相关的资料，才知道某年菊厂面试题里也有这玩意儿（草）
网上的各种解释有很多，但是我觉得还是纯粹的从变量类型上去解释最为合适，因为变量类型作为C语言中的“天理”是不可撼动的

它是怎么发生的？

要想知道为什么会这样，其实只需要知晓下面的几个点就足够了

  • 二维数组是怎么存储的？
  • 二维数组的数组名是个什么？
  • 二维数组的数组名变量里面装了什么？
  • 二维数组的数组名在一次取值之后是个什么？
  • 二维数组的数组名在一次取值之后，变量里面装了什么？
  • 上面的二级指针里面，又装了什么？

上面的点其实都挺明显，而这个问题的答案就藏在其中
先来回答上面的问题

  • 线性存储
  • 行指针 （类型 (*名称)[第一维度的变量个数]）
  • 二维数组开始的地址
  • 普通的指针
  • 二维数组第一行的开始地址

而二维数组开始的地址==二维数组第一行的开始地址，这就是问题的所在

用代码来表示，就是

#include<stdio.h>

int main()
{
    int a[3][4] = {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11};
    
    printf("%d\n", a==*a);
}
libxzr@libxzr-virtual-machine:~$ gcc test.c
test.c: In function ‘main’:
test.c:13:18: warning: comparison of distinct pointer types lacks a cast
   13 |  printf("%d\n", a==*a);
      |                  ^~
libxzr@libxzr-virtual-machine:~$ ./a.out 
1

二维数组名和其取值的变量类型不同，但是，存储的地址相同，而这个地址，是

  • 二维数组开始的地址
  • 二维数组第一行开始的地址
  • 二维数组第一行第一个数的地址

所以如果将一个二维数组名赋值给二级指针，等同于将二维数组第一行第一个数的地址赋值给一个二级指针
而这个二级指针一次取值就得到了二维数组第一行第一个数，再取值就直接进入无权限访问的内存区域了。。。

梳理

我更愿意将这个问题的原因归结于变量类型，因为在这里扯什么地址毫无意义
上述的几个地址都是相同的
对二维数组名进行一次取值实际上是进行了一次“虚空操作”，这次操作没有改变指向的地址，仅仅只是改变了变量的类型
所以梳理变量类型才是关键

首先，二维数组名是个什么，我在上面已经提到，它是一个行指针，那么什么是行指针？
我们已经知道了行指针的一个特点，那就是对它进行一次取值，只产生了一个不同类型新变量，但是它指向的地址没有发生改变
那么，行指针和那个对它进行取值产生的东西有什么区别？
区别就在于，行指针含有一个额外的信息，那就是第一维度的变量数（二维数组中可以理解为列数）
只有掌握了这个信息，我们才能对行指针进行如a[1][2]的二维取值，否则，它怎么知道要从头指针开始向后推多少个内存地址才能找到目标？也正是因为有了这个信息，我们才能通过对行指针加减来整行移动指向位置。这个信息存在哪？变量类型里

总结一下：

  • 二维数组名是一个行指针
  • 对行指针取值产生普通指针
  • 行指针和这个普通指针变量的内容是一样的（指向相同地址）
  • 行指针与普通指针的变量类型不同，行指针的变量类型直接含有了第一维度变量数的信息

实战一下？

#include<stdio.h>

int main()
{
    int a[3][4] = {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11};
    
    int *q;
 
     q = a+1;
    
    printf("%d\n", *q);
}

只要明白了各变量分别存储着什么，就可以随意整活
而不会被拘禁于一维数组是一级指针，二维数组是二级指针的奇怪想法

libxzr@libxzr-virtual-machine:~$ gcc test.c
test.c: In function ‘main’:
test.c:9:5: warning: assignment to ‘int *’ from incompatible pointer type ‘int (*)[4]’ [-Wincompatible-pointer-types]
    9 |   q = a+1;
      |     ^
libxzr@libxzr-virtual-machine:~$ ./a.out 
4

最后用一张稍微有点形象的网图结束全文吧
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