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C語言詳細講解多維陣列與多維指標

2022-04-18 19:00:21

一、指向指標的指標

指標的本質是變數

指標會佔用一定的記憶體空間

可以定義指標的指標來儲存指標變數的地址值

為什麼需要指向指標的指標?

  • 指標在本質上也是變數
  • 對於指標也同樣存在傳值呼叫與傳址呼叫

下面看一個重置動態空間大小(從 size 到 new_size)的程式碼:

#include <stdio.h>
#include <malloc.h>
 
int reset(char** p, int size, int new_size)
{
    int ret = 1;
    int i = 0;
    int len = 0;
    char* pt = NULL;
    char* tmp =  NULL;
    char* pp = *p;
    
    if ((p != NULL) && (new_size > 0))
    {
        pt = (char*)malloc(new_size);
        tmp = pt;
        len = (size < new_size) ? size : new_size;
        for(i = 0; i < len; i++)
        {
            *tmp++ = *pp++;
        }
        free(*p);
        *p = pt;
    }
    else
    {
        ret = 0;
    }
    return ret;
}
 
int main()
{
    char* p = (char*)malloc(5);
    printf("%pn", p);
    if(reset(&p, 5, 3))
    {
        printf("%pn", p);
    }
    
   free(p);
   
   return 0;
}

輸出結果如下:

簡單來說邏輯是這樣:新申請記憶體空間,然後複製原來記憶體空間裡面的值到新的記憶體空間,然後釋放之前的記憶體空間。

二、二維陣列與二維指標

  • 二維陣列在記憶體中以一維的方式排布
  • 二維陣列中的第一維是一維陣列
  • 二維陣列中的第二維才是具體的值
  • 二維陣列的陣列名可看做常數指標

如下:

下面看一個遍歷二維陣列的範例:

#include <stdio.h>
#include <malloc.h>
 
void printArray(int a[], int size)
{
    int i = 0;
    
    printf("printArray: %dn", sizeof(a));
 
    for(i = 0; i < size; i++)
    {
        printf("%dn", a[i]);
    }
}
 
int main()
{
    int a[3][3] = {{0, 1, 2}, {3, 4, 5}, {6, 7, 8}};
    int* p = &a[0][0];
    
    int i = 0;
    int j = 0;
    
    for(i = 0; i < 3; i++)
    {
        for(j = 0; j < 3; j++)
        {
            printf("%d, ", *(*(a+i) + j));
        }
        
        printf("n");
    }
    
    printf("n");
    
    printArray(p, 9);
    
    return 0;
}

輸出結果如下: 

*(*(a + i) + j) 的問題:

假設int a[2][3]={{1,2,3},{4,5,6}}, b=*(*(a + 1) + 1);

a 是二維陣列,表示二維陣列 a 的地址,a[0]、a[1]可看作是 2 個一維陣列,分別是一維陣列 a[0]、a[1] 的地址,a[0] 的值為{1,2,3},a[1] 的值為{4,5,6}。a、a[0]、*a 都是 a[0] 的地址,a + 1、a[1]、*(a + 1)都是 a[1] 的地址。

看下面的例子就明白了:

#include <stdio.h>
 
int main(void)
{
    int a[3][3] = {
        {1, 2, 3},
        {4, 5, 6},
        {7, 8, 9}
    };
    printf("%p %p %p %pn", &a[0][0], a, a[0], *a);
    printf("%p %p %p %p %pn", &a[0][0] + 1, a + 1, a[1], *(a + 1), &a[1][0]);
    printf("%p %p %p %pn", (a + 1) + 1, a + 1 + 1, &a[1][1], &a[2][0]);
    printf("%d %dn", *(*(a + 1) + 1), a[1][1]);
    return 0;
}
 
/*
    &a[0][0], a, a[0], *a 這四個地址值相同,都是指 a[0][0] 的地址
    a + 1, a[1], *(a + 1) 這三個地址值相同,都是指 a[1][0] 的地址
    &a[0][0] + 1 的值與 a + 1 的值不相同,前者表示的是 a[0][1]的地址,後者表示的是 a[1][0] 的地址
    a + 1, a[1], *(a + 1) 的值一樣,都是代表 a[1][0] 的地址
    a[1] + 1, *(a + 1) + 1 代表 a[1][1] 的地址
    a + 1 + 1 代表的是 a[2][0] 的地址
    可以這麼理解:
    a[1] 和 *(a + 1) 地址相同(二維陣列中,a[1]裡面存放的值和 a[1] 的地址相同,這與一維陣列不同)
    當對 a[1] 和 *(a + 1) 進行操作時,如 a[1] + 1 或者 *(a + 1) + 1,相當於固定第二行,開始進行列的偏移操作
    但是單獨對 a 進行操作時,如 a + 1 + 1,這就是行數固定到第三行,取的地址就是 a[2][0]
*/

輸出結果如下: 

三、陣列名

  • —維陣列名代表陣列首元素的地址,如 int a[5];    a 的型別為 int*
  • 二維陣列名同樣代表陣列首元素的地址,如 int m[2][5];    m 的型別為 int(*)[5]

結論:

  • 二維陣列名可以看做是指向陣列的常數指標
  • 二維陣列可以看做是一維陣列
  • 二維陣列中的每個元素都是同型別的一維陣列

下面看一個動態申請二維陣列的範例:

#include <stdio.h>
#include <malloc.h>
 
int** malloc2d(int row, int col)
{
    int** ret = NULL;
    
    if( (row > 0) && (col > 0) )
    {
        int* p = NULL;
        
        ret = (int**)malloc(row * sizeof(int*));
        p = (int*)malloc(row * col * sizeof(int));
        
        if( (ret != NULL) && (p != NULL) )
        {
            int i = 0;
            
            for(i = 0; i < row; i++)
            {
                ret[i] = p + i * col;
            }
        }
        else
        {
            free(ret);
            free(p);
            
            ret = NULL;
        }
        
    }
    
    return ret;
}
 
void free2d(int** p)
{
    if( *p != NULL )
    {
        free(*p);
    }
    
    free(p);
}
 
int main()
{
    int** a = malloc2d(3, 3);
    int i = 0;
    int j = 0;
    
    for(i = 0; i < 3; i++)
    {
        for(j = 0; j < 3; j++)
        {
            printf("%d, ", a[i][j]);
        }
        
        printf("n");
    }
    
    free2d(a);
    
    return 0;
}

輸出結果如下: 

四、小結

  • C 語言中只支援一維陣列 C 語言中只支援一維陣列
  • C 語言中的陣列大小必須在編譯期就作為常數確定
  • C 語言中的陣列元素可是任何型別的資料
  • C 語言中的陣列的元素可以是另一個陣列

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