知识分享：C/C++函数返回二维数组指针

Posted 2022-01-05 一起学编程

C/C++从函数返回指针是常规操作，本文针对返回二维数组指针做了一些研究，并给出二维数组指针返回double **类型指针的结论。

常规C/C++函数返回二维数组指针

（1）返回值返回二维数组指针

首先看通过返回值返回二维指针的简单情况：

上述代码中，数据内存从堆(heap)分配，因此函数结束后分配的存储空间依然可用。调用方式：

（2）传参返回二维数组指针

一些情况下，我们希望传入一个指针，其在函数内完成内存分配。这个要求稍微复杂点，其代码为：

因为要改变二维指针的指向，传参方式需要引用方式传递二维数组指针，于是参数为double***类型。代码调用方式：

相对于返回值方式，参数方式理解上稍微难点，也还容易理解。

返回二维静态数组的double**指针

接着来到本文的重点：返回二维静态数组的double**指针。

一眼看过去，这个需求很好实现：

遗憾的是，上面的代码无法编译通过，会出现如下错误：

error: cannot initialize return object of type 'double **' with an lvalue of type 'double [10][10]'

错误意思大概为A指向double [10][10]，但返回值要求double**，无法转换。

编译器不知道怎么转换，试试强制转换？

OK，编译没问题了，但问题转到了调用上：

问题出在了A的转换上：A[N][N]中的A其实是一维数组，每个值保存一个指针。

用下面代码验证我们的想法：

调用上面的代码重新运行程序，完美，一切按照预期运行！

通过引入Pointer1D我们成功让程序运行了，但我们知道Pointer1D是double*的别名，因此实际上可以直接用double*的方式写代码：

运行程序，也完全没毛病。至此我们顺利实现了从二维静态数组返回double**指针的目的。

但有个问题仍然没绕开：一定要引入新变量并初始化，不能直接(或通过类型转换)返回A吗？

答案是不能，因为直接(或通过类型转换)返回A存在信息丢失。

以3维方阵为例，double A[3][3]其实保存了12个数据信息：9个保存矩阵的值，这个很好理解；此外还需要额外3个double*数据，分别指向A的每一行起始位置。有了这12个数据，A[i][j]实际中会转换成如下方式取值：

 

即：根据i得到行的指针，再根据j偏移得到A[i][j]的指针，最后取值得到A[i][j]。

A[N][N]中的A本质上是一维数组，只保存了三个double*指针的值。将其强制转换成double**：double** a = (double**)A，a的值与A确实一样，但a[i] = A[i]！

可以通过下面代码验证：

其输出结果为：

a确实和A相等，但是A[0]不等于a[0]！因为a[0]未赋值，取值a[0][0]程序直接就会挂掉！。

这就是为什么上面可正常运行的代码要引入一个额外数组，并初始化才能正常运行的原因。

其实，常规返回二维数组指针的代码已经透露了原因：生成二维数组，不仅需要double**的数据，还需要生成包含n个double*的数组并初始化：

而直接从A[N][N]直接转化，只对ptr赋值了，ptr[i]并没有初始化，出现Segment Fault也就在预料之中了。

总结

本文介绍了三种C/C++函数返回二维数组指针的方式，并深入剖析了二维静态数组转换成double**存在的问题及解决方案。实际上，静态二维数组返回double**等同于该问题：如何将二维数组转换成double**指针?

通过上面的分析，我们知道直接转换的做法是行不通的，需要引入一个额外数组并初始化才能正确转换。

C语言C++编程学习交流圈子，QQ群：632264260【点击进入】微信公众号：C语言编程学习基地

分享（源码、项目实战视频、项目笔记，基础入门教程）

欢迎转行和学习编程的伙伴，利用更多的资料学习成长比自己琢磨更快哦！

编程学习视频分享：