在 C / C++ 中将 int* 转换为 int(*)[n]

Posted 2023-02-17

【中文标题】在 C / C++ 中将 int* 转换为 int(*)[n]

【英文标题】：Convert int* to int(*)[n] in C / C++

【发布时间】：2019-08-07 09:32:44

【问题描述】：

如何将指针转换为“指向数组的指针”？ 例如，假设我有一个指针 int *data 指向某个 15 个整数的内存块。我想做类似的事情：

int (*mat)[5] = data;

所以我现在可以制作：

for(int i = 0; i < 3; i++)
  for(int j = 0; j < 5; j++)
    mat[i][j] = // Something.
  

但是，我收到 gcc 警告：

warning: initialization from incompatible pointer type [-Wincompatible-pointer-types]
     int (*mat)[5] = data;

和 g++ 的错误：

error: cannot convert ‘int*’ to ‘int (*)[5]’ in initialization
     int (*mat)[5] = data;

如果我添加一个显式转换 int (*mat)[5] = (int (*)[5])data; 它编译时没有警告，但我不知道这是否会产生未定义的行为。

实现此目的的正确方法是什么？可以在没有明确演员表的情况下制作吗？

编辑：

我知道我可以像这样使用int * 指针：

data[5*i + j] = \\ Something.

但在我的实际情况下，我需要通过 3 个维度迭代数组， [] 中的代码很长，这就是我想使用 mat[i][j] 符号。

【问题讨论】：

相关：C++ Multidimensional array in existing memory

也许将数组作为void* 传递？见ideone.com/zOeKcE

你不能直接使用int ** 而不是int * 吗？这样您就可以使用[][] 语义。一个简单的int * 做不到。如果你真的想转换它，你需要创建一个int **并根据你需要的矩阵尺寸复制int *的内容。

没有像 C/C++ 这样的语言。你需要选择一个。无论如何要问一个问题。

【参考方案1】：

我认为将指针转换为数组指针并随后使用它不应该是 UB，而且它在技术上不是，只要指针指向的空间足够大。

只要您满足目标对齐要求，指针转换就不是 UB。如果违反严格的别名规则，指针解引用可能是 UB。然而，数组指针的警告是，严格的别名规则只涉及通过给定类型的左值进行的访问，并且您永远不能使用数组类型的左值进行访问——您总是最终访问，大概正确键入的单个元素。

尽管如此，我认为在这种情况下，显式指针算法可能更可取。它显然是无 UB 的，并且它避免了指针强制转换，这通常很危险，并且可以说对大多数 C/C++ 程序员来说应该看起来很刺耳。

【讨论】：

严格的别名规则说“一个对象的存储值只能由具有以下类型之一的左值表达式访问：... - 包括上述之一的聚合或联合类型其成员之间的类型”因此涵盖了数组情况，数组是聚合类型。

我可以假设int[m][n] 与int[m*n] 具有相同的内存表示吗？

@Sergio 是的。数组未填充。查看***.com/questions/1066681/…

【参考方案2】：

int (*mat)[5] = (int (*)[5])data; 很好，因为实际存储在那里的是一个 int[5] 数组，仅此而已。 C 只关心对象在内存中的有效类型。

要在没有显式强制转换的情况下执行此操作，您必须进行一些联合黑客攻击，这仅在 C 中有效，在 C++ 中无效：

typedef union

  int* ptr;
  int(*arr)[5];
arr_t;

int (*mat)[5] = (arr_t) .ptr = data .arr;

但这并不能完全提高可读性，所以我不推荐它。请改用演员表。