为啥我不能在 std::array< int, 3 > 的指针上使用运算符 [] 来索引值？

Posted 2023-02-17

【中文标题】为啥我不能在 std::array< int, 3 > 的指针上使用运算符 [] 来索引值？

【英文标题】：Why I cannot use the operator [] on a pointer of std::array< int, 3 > to index value?为什么我不能在 std::array< int, 3 > 的指针上使用运算符 [] 来索引值？

【发布时间】：2020-09-03 17:22:30

【问题描述】：

代码：

    void function(array<int,3> * ptr)
    
        int temp = ptr[2]; // Error

        int temp = (*ptr)[2]; // Can work!
    

    int main(void)
    
        array<int,3> arr=1,2,3;
        function(&arr);
        return 0;
    

我不知道为什么指针不能这样工作：

    int *a = new int[3];
    a[2];

感谢您的回答。

【问题讨论】：

你知道array<int, 3> *是什么吗？

我相信更好的解决方案是改用void function(array<int,3> & ptr)。

【参考方案1】：

由于ptr是指向std::array的指针，所以你应该先得到std::array，然后才能使用operator[]，否则你在指针上使用operator[]，这不是一样的

【参考方案2】：

指针只是一个数字（内存地址），指向别的东西。它没有[] 运算符（即使指向的东西 可能有）。您需要取消引用指针以获取它指向的东西，然后如果该东西支持它，您可以使用[]。

【参考方案3】：

    int *a = new int[3];
    a[2];

由于a 是int *，a[2] 是int。

    void function(array<int,3> * ptr)
    
        int temp = ptr[2]; // Error

由于ptr 是array<int,3> *，ptr[2] 是array<int,3>。那么这个任务怎么做呢？

【参考方案4】：

您正在处理指针运算。

在function() 内部，您有一个std::array<int,3>* 指向std::array 对象数组的指针（在您的示例中，&arr 可以被视为指向1 个std::array 对象数组的指针）。

将索引偏移量应用于类型化指针将使指针前进一个字节数，该字节数等于索引乘以所指向的类型的大小。

所以，给定ptr 是一个std::array<int,3>* 指针，那么ptr[N]（与*(ptr + N) 相同）与做的一样：

*(
  reinterpret_cast< std::array<int,3>* >(
    reinterpret_cast<uintptr_t>(ptr)
    +
    (sizeof( std::array<int,3> ) * N)
  )
)

或者，更一般地说：

*(
  reinterpret_cast< decltype(ptr) >(
    reinterpret_cast<uintptr_t>(ptr)
    +
    (sizeof( decltype(*ptr) ) * N)
  )
)

这就是为什么当ptr 是std::array<int,3>* 指针时int temp = ptr[2]; 不起作用。取消引用ptr 将为您提供std::array<int,3>& 引用，而不是int（请注意，在您的示例中，ptr 指向单个std::array，因此ptr[2] 越界，但@987654341 @ 和 *ptr 将起作用，因为它们与 *(ptr+0) 相同。

这就是为什么当a 是int* 指针时int temp = a[2]; 确实有效。取消引用 a 将为您提供 int& 引用。

要访问位于std::array* 指针指向的数组的给定索引处的std::array 对象的特定int 元素，您必须首先取消引用该指针才能访问std::array，并且那么你可以单独调用 its operator[]，例如：

std::array<int,3> arr = 1,2,3;
std::array<int,3> *ptr = &arr; // arr is equivalent to an array of 1 element

int temp = ptr[0][2]; // same as (*ptr).operator[](2)

【参考方案5】：

这个问题的另一个解决方案是使用& 运算符。它消除了很多不确定性。

#include<iostream>
#include <array>

void function(std::array<int, 3>& arr1)

    int temp = arr1[2]; 

  


int main()

    std::array<int, 3> arr = 1,2,3;
    function(arr);
    return 0;

【讨论】：

虽然有用，但实际上并不能回答 OP 的问题。

@RemyLebeau 好的，我会删除它。这似乎是一个更好的解决方案。

当然，它更好，但它有助于解释为什么原始代码不起作用，以及为什么这个解决方案更好。

【参考方案6】：

指针是指向类型的数组的迭代器。

int* 可用作int 数组的迭代器。当你通过这样的指针间接时，你会得到一个int。

array<int,3> * 可以用作array<int,3> 数组的迭代器。当您通过此类指针间接时，您不会获得int。

您尚未创建array<int,3> 的数组。您已经创建了一个array<int,3>。 ptr[2] 索引处没有 array<int,3> 对象。

【讨论】：

指向 any 变量的指针可以被视为指向包含 1 个元素的数组的指针。因此，给定 OP 的原始代码中的 array<int,3> arr=1,2,3; function(&arr);，那么 ptr[0] 将有效地访问 array 本身（不是 array 的第一个元素，而是 ptr[0][0]），但 ptr[2]无效。

@RemyLebeau 确实，虽然我认为提到这可能会进一步混淆 OP。