C中的二维数组和指针 - 如何访问元素？

Posted 2023-02-17

【中文标题】C中的二维数组和指针 - 如何访问元素？

【英文标题】：2D array and pointer in C - how to access elements?

【发布时间】：2012-06-24 12:24:54

【问题描述】：

我有一个涉及指向二维数组的指针的示例。有人可以帮我理解这个例子中发生了什么吗？

int main()


    int i = 0, j=0, sum0=0, sum1=0;
    int data[4][3] =  23,55,50,45,38,55,70,43,45,34,46,60;
    int *Ptr;
    Ptr = *data;    //Why is the indirection operator used here? 
                    // Does Ptr = 23 by this assignment?

    for (i=0; i<4; i++) 
        sum1 = 0;
        for (j = 0; j < 3; j++) 
            sum1 += data[i][j];
        
        if (sum1 > sum0) 
                 sum0 = sum1;
                 Ptr = *(data + i);     // Seems like this statement makes Ptr
                                       // point one row below ... what syntax
                                       // can you use to access columns then?
                                       // Is it possible to use pointer arithmetic
    for (i=0; i<3; i++)                 // to access elements of data[i][j] that
        printf("%d\n", Ptr[i]);          // are not at j = 0?

  return 0;

【问题讨论】：

是的！我正在参加 CS 入门课程，这只是我的讲义中的一个示例。

【参考方案1】：

data 是一个二维数组，有 4 行，每行有 3 个元素（即 4 X 3）。

现在，Ptr = *data; 表示您将第一行的起始地址存储到指针变量Ptr。该语句等效于Ptr = *(data + 0)。 Ptr = *(data + 1) - 这意味着我们正在分配第二行的起始地址。

然后*Ptr 或*(Ptr + 0) 将为您提供所指向的行的第一个元素的值。同样，*(Ptr + 1) 会为您提供该行的第二个元素的值。

程序中的for 循环用于识别哪一行的元素之和（3 个元素）的最大值。一旦控件退出 for 循环，Ptr 将指向其元素总和最大的行，sum0 将具有总和的值。

考虑一个数组int a[5];，我希望你知道a[0]和0[a]是一样的。这是因为a[0] 表示*(a+0) 而0[a] 表示*(0 + a)。同样的逻辑也可以用在二维数组中。

data[i][j] 类似于 *(*(data + i) + j)。我们也可以写成i[data][j]。

有关详细信息，请参阅 Yashavant Kanetkar 的《理解 C 中的指针》一书。

【参考方案2】：

Ptr = *data; 是*(data+0)+0 的缩写，它是第一行第一列元素的指针。添加数据的第一个 0 是行号，它是间接的并将我们带到第一行。 * (data+0) 仍然是一个地址，而不是它指向的值（对于二维数组）。所以，Ptr 现在指向第一行第一列的地址。第二个零是列号。因此，选择了第一行和第一列的内存地址。现在再次使用间接 (*) 只会给出地址持有的值。比如* (*(data+0)+0) 或**data。

一般情况下，如果p是指针名，i行号，j列号，

(*(p+i)+j) 将给出二维数组中元素的内存地址。我是行号。 j是列号， *(*(p+i)+j) 将给出该元素的值。 *(p+i) 将访问第 i 行 要访问列，请将列号添加到*(p+i)。您可能必须将指针声明为(*p)[columns] 而不仅仅是*p。这样做，您将声明指向 2D 数组的指针。

使用指针算法将二维数组视为一维数组。将指针 *Ptr 初始化为第一个元素 (int *Ptr = *data)，然后添加一个编号。 (Ptr + n) 访问列。添加一个大于列号的数字只会继续计算下一行第一列的元素（如果存在）。

【参考方案3】：

data 是一个由 3 元素整数数组组成的数组。在期望“指向 foo 的指针”的上下文中，您可以使用“foo 数组”，它的行为类似于指向其第一个元素的指针，因此 *data 是指向 data 的第一个元素的指针，即 (可以这么说）23,55,50.

所以，cmets 中第一个问题的答案：不，Ptr = 23 不是真的。 （不可能；Ptr 是 int * 而 23 是 int。）

Ptr = *(data+i) 使Ptr 指向data 的第i 行是正确的。更准确地说，data 是一个 3 元素 int 数组的数组，其行为类似于指向 3 元素 int 数组的指针；将i 添加到它会移过i 这样的数组。

访问数组其他列的常用方法是普通的数组索引。如果您引用data[i][j]，您将获得j 行i 的列。如果您想使用显式指针算术来执行此操作，请注意（例如）示例代码中的Ptr 是“指向整数的指针”类型，因此Ptr+1（例如）是任何行Ptr 的元素1是指向。 （但是，作为一种风格问题，当您实际上不需要时，通常不应该进行显式指针运算。）

【参考方案4】：

在您的示例中，循环遍历所有矩阵行以找到所有元素之和保持最大值的行。

在开始时分配一个指向第一行的指针：

Ptr = *data;

这意味着以下情况为真：

(Ptr[0] == 23 && Ptr[1] == 55 && Ptr[2] == 50)

请注意，Ptr 是一个指针，因此它拥有一个内存地址，因此 Ptr 不同于 23（除非内存地址恰好23，这不太可能发生）。

【参考方案5】：

C 允许多维数组，将它们作为连续的位置放置在内存中，并在幕后进行更多的地址运算。 考虑一个二维数组。

int arr[ 3 ][ 3 ] = 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9;

编译器将二维数组视为数组数组。 其中数组名是指向数组中第一个元素的指针。 因此，arr 指向第一个 3 元素数组，它实际上是二维数组的第一行（即第 0 行）。 类似地，(arr + 1) 指向第二个 3 元素数组（即第 1 行），依此类推。 该指针的值 (arr + 1) 指的是整行。 由于第 1 行是一维数组，因此 (arr + 1) 实际上是指向第 1 行第一个元素的指针。 现在将 2 添加到此指针。因此，((arr + 1) + 2) 是指向第 1 行中元素 2（即第三个元素）的指针。该指针的值 ((arr + 1 ) + 2)，引用第 1 行第 2 列中的元素。