C++ 指针和数组

Posted 2023-02-22

【中文标题】C++ 指针和数组

【英文标题】：C++ Pointers & Arrays

【发布时间】：2010-11-27 17:17:18

【问题描述】：

以下是来自 C++ 过程的一些代码。原件可以在这里找到； https://code.ros.org/trac/opencv/browser/trunk/opencv/modules/imgproc/src/grabcut.cpp

我的观点是我是一个 C# 而不是 C++ 程序员，所以这个代码对我来说有点神秘，即使我通过一个代码转换器运行它并且它没有改变。

我的问题是：a)。 'coefs' 如何成为一个数组，以及 b）。 'c' 是如何填充的？

提供更多信息：'coefs' 开始时似乎不是一个数组，而 'c' 似乎神奇地获得了至少 8 个项目

    // fields in class called MAT:
    // a distance between successive rows in bytes; includes the gap if any 
    size_t step;
    // pointer to the data
    uchar* data;

    // where ptr comes from:
    template<typename _Tp> _Tp* ptr(int y=0);
    template<typename _Tp> inline _Tp* Mat::ptr(int y)
    
        CV_DbgAssert( (unsigned)y < (unsigned)rows );
        return (_Tp*)(data + step*y);
        
    .....

    // original question code:
    static const int componentsCount = 5;
    Mat model;
    float* coefs;
    float* mean;
    float* cov;

    coefs = model.ptr<float>(0);
    mean = coefs + componentsCount;
    cov = mean + 3*componentsCount;

    for( int ci = 0; ci < componentsCount; ci++ )
        if( coefs[ci] > 0 )
            calcInverseCovAndDeterm( ci );

    void GMM::calcInverseCovAndDeterm( int ci )
    
        if( coefs[ci] > 0 )
        
            float *c = cov + 9*ci;
            float dtrm =
                covDeterms[ci] = c[0]*(c[4]*c[8]-c[5]*c[7]) - c[1]*(c[3]*c[8]-c[5]*c[6]) + c[2]*(c[3]*c[7]-c[4]*c[6]);

【参考方案1】：

当你像这样声明一个数组时：

int my_ints[10];

my_ints 是一个数组。但在 C++ 中，my_ints 也可以作为指向数组中第一项的指针来计算。所以代码如下：

int* the_first_int = my_ints;

...是合法有效的，更不用说很常见了。您也可以像使用数组一样使用the_first_int，如下所示：

int the_third_int = the_first_int[2];

...这使得在 C 样式数组和指针之间来回切换几乎无缝。

在您的代码中，您声明了一个指向 float 的指针：

float* coefs;

（顺便说一句，这应该初始化为NULLL，但那是另一回事了），然后将其设置为某个值：

coefs = model.ptr<float>(0);

我不知道model.ptr<float>(0) 做了什么，但它可能要么分配一个数组并返回一个指向该数组的指针，要么返回一个指向已经设置好的数组的指针。

现在因为coefs 是指向float 的指针，所以您可以像使用数组一样使用它，您可以在循环中这样做：

for( int ci = 0; ci < componentsCount; ci++ )
    if( coefs[ci] > 0 )

这就是它起作用的原因。

【参考方案2】：

coefs如何变成数组

在 C 和 C++ 中，p[i] 只是 *(p + i) 的语法糖。当然，这个结构只有在p 恰好指向一个数组的元素并且p + i 没有超出该数组的边界时才有意义。否则，你会得到undefined behavior。

Kos 写道：请不要在每次出现问题时都说“未定义的行为”，除非你可以用标准来支持它

好的，既然你要求它：

当一个具有整数类型的表达式被添加到指针或从指针中减去时，结果具有类型 的指针操作数。如果指针操作数指向数组对象的一个​​元素，并且数组是 足够大，结果指向与原始元素偏移的元素，使得 结果和原始数组元素的下标等于整数表达式。换句话说，如果 表达式P 指向数组对象的第i 个元素，表达式(P)+N（等效于N+(P)） 和(P)-N（其中N 的值为n）分别指向数组的第i + n 个和第i 个元素 对象，只要它们存在。此外，如果表达式P 指向数组对象的最后一个元素， 表达式 (P)+1 指向数组对象的最后一个元素，如果表达式 Q 指向 在数组对象的最后一个元素之后，表达式(Q)-1 指向数组的最后一个元素 目的。 如果指针操作数和结果都指向同一个数组对象的元素，或者一个过去 数组对象的最后一个元素，评估不应产生溢出； 否则，行为未定义。

【讨论】：

不真实...好吧，技术上正确，但不清楚:)，因为p 实际上可能指向数组的任何元素。另外，请不要每次出现问题时都说“未定义的行为”，除非您可以用标准来支持它 - 仍然存在“未指定”和“实现定义”，后者基本上意味着存在情况（特定机器，架构，编译器...）这样的代码将是有效的。

@Kos：我明白你的观点，我并不反对，但这实际上是未定义的行为。

@Fred：说“是 p 恰好指向数组中的第一个元素，[否则它是 UB]”不太正确。正确的说法是“如果 *(p+1) 不指向数组中的元素，则得到 ub”是正确的。如果你要祈求UB之神，你应该是正确和准确的。

你是说 - 假设我在 GCC 的 32 位机器上有 3 个 32 位浮点数的 POD 结构 - 如果我尝试通过指向第一个浮点数的指针来引用第二个浮点数增加 1 ，我可以期待恶魔从我的鼻子里飞出来，或者 - 嗯 - 比人们指责我的坏作风更糟糕的事情吗？虽然我无法确认，但我相信这种情况下的行为是可以预测的；这就是我对“实现定义”的理解（类似于工会、reinterpret_casts 等的情况）。如果我在这里错了，请用一些来源纠正我。

@Kos：事物可以由实现定义，而不是实现定义。 C++ 标准将很多东西保留为 UB（这意味着它不是实现定义的），但是没有规则阻止特定实现定义它在该特定实现上的行为方式（所以它是可以预测的，但 C++ 标准并不要求它是这样，因此它仍然是 UB）。如果标准说它是由实现定义的，那么事情只有在 C++ 用语中是实现定义的。这有意义吗？

【参考方案3】：

在 C 和 C++ 中，指针和数组是等价的。您可以将它们视为指针或数组，这取决于您。指向单个变量的指针可以被认为是一个包含 1 个元素的数组。

【讨论】：

不，指针和数组不等价。在某些情况下，数组的行为很像指针（数组到指针衰减），但它不是指针。例如，sizeof(some_array) 产生整个数组的大小，而sizeof(some_pointer) 产生指针的大小。

float* 和 float[1] 是存储不同内容的不同类型。

@FredOverflow：它们是等价的，但它们并不相同。 int 和 short 是等价的，但不一样。

int 和 short 到底是如何等效的？

“数组对象可以隐式转换为指向数组内部类型的指针”，用 C++ 术语表示。我不记得 C++ 有 “等效” 的概念。

【参考方案4】：

从您的代码看来，model 是实际包含数组的数据结构。

coefs = model.ptr<float>(0);

这里，coefs 不会“变成”数组，而是指向model 中的现有数组，之后它可以像真正的数组一样使用。其他变量mean、cov 和c 也是如此——它们都被分配了一个指向数组中特定位置的指针。例如：

mean = coefs + componentsCount;

使mean 指向coefs“数组”的第6 个（从componentsCount = 5 开始）元素。在此之后，mean 可以被视为从model 的第 6 个元素开始的数组。

【参考方案5】：

float *c = cov + 9*ci;

c 是指向 cov 指向的任何位置的指针，加上浮点大小的 9 倍（假设标准 IEEE-754 float 为 4 个字节）。这是指针算法。

我不确定 coefs 指向什么，但我认为它是在 model.ptr<float>(0); 语句中的某个位置分配的。否则，它是一个无效的指针（可能为 NULL）。

在 C 和 C++ 中，存在指针和数组之间的区别的细分。考虑以下代码：

int A[5];
int y = *A;  // The first occurrence of A is also the dereferenced value of *A
int z = A[0]; // The first occurrence of A
int *w = A;  // pointer to the beginning of A
if (*w == y)  // TRUE, dereferenced int value == int value
if (w == A)  // TRUE, address == address

【讨论】：

如果 c 是指向 cov 指向的任何位置的指针加上浮点大小的 9 倍（或者您的意思是 int？），我将如何编写想要将 ci 的实际值乘以的代码9 而不是它的字节大小？