C之多维数组和多维指针（三十一）

Posted 2020-11-01

        我们在之前讲到过指针的本质是变量，当然指针也就会占用一定的内存空间。我们便可以定义指针的指针来保存指针变量的地址值啦，这便是我们所说的二维指针啦。

        那么为什么需要指向指针的指针呢？指针的本质便是变量，对于指针也同样存在传值调用和传址调用。我们来看看一个示例代码，代码如下

#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 = malloc(sizeof(int) * 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("%p\n", p);
    
    if( reset(&p, 5, 3) )
    {
        printf("%p\n", p);
    }
    
    free(p);
    
    return 0;
}

        我们看到这个函数的功能是重置申请内存空间的大小，在最后打印的是重置前后的指针的地址。如果重置成功，地址便会改变，结果如下

        那么二维数组究竟是怎样的呢？二维数组在内存中是以一维数组的方式排布的，它的第一维是一维数组。第二维才是具体的值，二维数组的数组名也可看做常量指针。下图更形象的说明了

        那么我们接下来以代码为例进行分析

#include <stdio.h>

void PrintArray(int a[], int size)
{
    int i = 0;
    
    printf("PrintArray : %d\n", sizeof(a));
    
    for(i=0; i<size; i++)
    {
        printf("%d\n", 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)); // *(a + i) ==> a[i]; *(a[i] + j) ==> a[i][j]
        }
        
        printf("\n");
    }
    
    printf("\n");
    
    PrintArray(p, 9);
    
    return 0;
}

        我们看到在程序的第17行定义了二维数组 a，在第18行则定义了指针 p ，指向二维数组的首元素的地址。接下来我们便打印了这个数组，在第35行我们调用 PrintArray 函数打印数组。结果如下

        我们看到二维数组在内存中也是呈一维分布的。那么一维数组名代表数组首元素的地址，二维数组名同样也代表数组首元素的地址。如：int a[5]  a的类型为 int*； int m[2][5] m的类型为 int(*)[5]；   

        二维数组名可看做是指向数组的常量指针，它也可以看做是一维数组，只不过数组中的每个元素同样也是同类型的一个数组。我们下来看看如何申请二维数组，代码如下

#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;
}

        我们在主函数里申请了二维数组 a，打印并释放它。我们来看看结果

        如我们所愿，二维数组已经申请好了。通过对多维数组和多维指针的学习，总结如下：1、C 与应用中只支持一维数组，并且它的大小必须在编译期就作为常数确定；2、数组里的元素可以是任何类型的数据，甚至可以是另一个数组，这也就是多维数组的本质了。

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