參考

The C Programming Language-Chapter 5 Pointers and Arrays

前言

在上一篇文章動態陣列（一維二維）探祕介紹了陣列的一些知識，在最後碰到了一個如何申請二位陣列的問題，這篇文章就延伸一下，介紹介紹陣列、函式和指標更深層次的關係。

基礎知識

int a[10]  一維陣列，陣列中有連續的十個元素，每個元素都是int型別。

int *p  指標，儲存的是一塊資料的地址，這塊資料是int型別，也就是當程式訪問到p指向的地址的時候，需要按照int型別把後面連續的幾塊資料按照一個整體讀取

int v  int型別的資料

p = &v  把v的地址賦值給p，那麼現在p指向的就是v的地址

p = &a[0]  把陣列第一個元素的地址賦值給p，那麼現在p指向的就是陣列a第一個元素的地址

int *p到底是什麼

按照The C Programming Language中介紹，這個表示式應該看成int (*p)，也就是*p是個變數，它是一個int型別，與int v是等價的。*在變數前表示把當前的指標型別解析成它指向的資料型別，那麼去掉*，就表示它是一個指標。

進一步說，就是，p是一個指標，*的作用是把p（指標）解析成它指向的資料，*p就是p指向的資料，型別是int，也就是我們說的p是一個指向int型別的指標

如果這樣理解的話，下面這條宣告變數的語句就很好理解了

int *p, v;

由於運算子優先順序的關係，這個等價於

int *p; int v;

*p和v是等價的。這條語句相當於聲明瞭兩個int變數，*p和v。v無法進一步解析，所以v就是一個int變數；*p可以進一步解析，把*去掉，那麼p就是一個指標，也就是指向int型別變數的指標。

int a[10]中的a又如何理解

由The C Programming Language中我們可以看到，a指向了a[10]陣列開始的地址，與&a[0]（陣列第一個元素的地址）是一樣的，如下圖

設定p等於a或是a[0]的地址，這樣p和a的作用就一樣了。只不過a是一個常量，p是一個變數，a不能被賦值或是做加減乘除的運算，p可以

p = a;
//或者
p = &a[0];

陣列與指標有著密切聯絡，陣列可以看做指標指向了一塊連續的記憶體區域，實際上也確實如此。如下圖

a[0]就是*(a+0)也就是*(pa+0)，從這裡就可以理解為什麼c/c++的索引是從0開始。

在c/c++中，對指標做加一的操作，相當於把指標移動到下一個資料的位置，移動多少，取決於指標指向的型別是什麼，跨度就是這個型別佔用的空間。

比如上圖，不管a是什麼型別的陣列，a+1或是p+1，移動的距離就是a陣列中元素佔用記憶體的位元組數。比如a中是char（佔用一個位元組），a指向0x0001，那麼a+1就指向0x0002；如果是int（佔用四個位元組），a指向0x0001，a+1就指向0x0005。

再談二維陣列

如下圖陣列a是一個二維陣列，相當於一個數組指標的陣列，這個陣列有2個元素，每個元素又指向了一個一維陣列，每個一維陣列的元素個數是5

那麼二維陣列的指標是什麼呢？我們知道一維陣列相當於指標，那麼二維陣列相當於陣列中儲存了一維陣列，也就是陣列中儲存了指標，也就是指標陣列，那麼二維陣列就相當於指標的指標。

但是當我們編譯下面的程式碼的時候，會提示error C2440: 'initializing': cannot convert from 'char [2][5]' to 'char **'，滑鼠放在出錯的地方提示a value of type "char (*)[5]" cannot be used to initialize an entity of type "char **"

char a[2][5];
char **p = a;

這是為什麼呢？實際上二維陣列，或是多維陣列的指標不是這樣定義的，必須要指定這個陣列指標陣列中每個元素是什麼樣的，如下才是正常的

char a[2][5];
char (*p)[5] = a;

實際上我們可以用一個指標操作二維陣列，也可以用指標的指標操作二維陣列，只需要強轉就行。不管是幾維的陣列，在記憶體中都是連續的，我們只需指向陣列的開始位置，一個個訪問就可以了。

char a1[2]  char * a2[2]  char (*a3)[5]  char a4[2][5]傻傻分不清楚

在動態陣列（一維二維）探祕 中我們碰到了一個問題，就是，從記憶體中看，申請一個一維陣列和二維陣列一樣，都是一塊連續的空間，但是如果用一維陣列的方式申請一塊連續的空間，我們用指標加1，發現它並不會像真正的二維陣列一樣，向前跳動一排的元素空間大小，還是跳動一個元素大小。如下示例

char a[2][5];
char *pa = new char[2*5]();

a的地址是0x004CFE00

a+1的地址是0x004CFE05

pa的地址是0x00227D68

pa+1的地址是0x00227D68

這是為什麼呢？很明顯，pa不管怎麼操作，它只是一個char的指標，那麼按照c語言的規則，每次跳動只能是一個char的大小，也就是1；而a是一個char [5]的指標，那麼每次跳轉就是char[5]的大小，也就是5.

上面的4個，有一個是特殊的，就是char (*a3)[5]。其他的都是陣列，這個是指標:

• char a1[2]是一個一維陣列，裡面有兩個char元素
• char * a2[2]是一個數組，裡面有兩個char*元素
• char a4[2][5]是一個二維陣列，裡面有2*5個char元素，或是說裡面有2個char[5]
• 而char (*a3)[5]是一個指標，指向的型別是char[5]。我們可以用上面的方式拆分一下，char (*a3)[5]是一個數組，裡面儲存的是有5個char的連續資料，*a3就是這個陣列，去掉*，那麼a3就是一個指標，指向的是一個char [5]

char a1[5] char a2[2][5] char (*a3)[5]有什麼聯絡

char a1[5]和char a2[2][5]的指標形式都是char (*a3)[5]，這就是它們之間的聯絡。可能看上去有點懵，實際上這個與char b1和char b2[5]的指標形式都是char * b3是一樣的。

我們知道char b1和char b2[5]的指標形式都是char * b3，如果b3=b1，那麼b3就指向了b1的地址；如果b3=b2，那麼b3就指向b2第一個元素的地址，b3++就可以訪問b2的第二個元素。

在c語言中，沒有越界檢測，這即提供了方便，也增加了風險。c語言中最危險的陷阱之一就是越界，也就是野指標。從邏輯或是實現上來說，這又是c語言中的精髓，底層邏輯簡單，應用執行速度快，不需要考慮任何額外的操作。如果是指標，那麼指標加一，就是跳轉到下一塊資料，也就是把當前指向的這塊資料跳過去。

同樣a3=a1，就是指向了一塊資料，這個資料型別是一個char[5]。如果是多個char[5]呢？比如a3=a2，那就是一個一行5個元素或是說5列的二維陣列了。a3++，就是跳轉5個元素的大小，這樣就可以直接用a3[1][2]的方式訪問了，這就是二維陣列。

函式與指標

在c語言中，函式並不是一個變數，但是可以定義成一個指標，允許被賦值、傳遞等。

int fun1(int *a, int *b);

int * fun2(int *a, int *b);

int (*fun3)(int *a, int *b);

int* (*fun4)(int *a, int *b);

• fun1是一個函式，函式的返回值是int，函式有兩個引數，每個引數都是int指標
• fun2是一個函式，函式的返回值是int指標，函式有兩個引數，每個引數都是int指標
• fun3是一個指標，指標的型別是一個函式，這個函式的返回值是int，函式有兩個引數，每個引數都是int指標
• fun4是一個指標，指標的型別是一個函式，這個函式的返回值是int指標，函式有兩個引數，每個引數都是int指標

我們可以看出fun3就是fun1的指標，fun4就是fun2的指標。

fun3 = fun1;
fun4 = fun2;

做了以上賦值後，呼叫fun3就相當於呼叫fun1，同理呼叫fun4就相當於呼叫fun2。呼叫方法如下

int a = 1;
int b = 2;
int ret = 0;
int *pret = nullptr;
ret = fun1(&a, &b);
ret = (*fun3)(&a, &b);
pret = fun2(&a, &b);
pret = (*fun4)(&a, &b);

在這裡我們看到好多用法定義都與陣列和陣列的指標類似。同樣fun3與fun1的區別，fun1和fun2是常量，不可以修改賦值，而fun3和fun4可以。

函式指標強轉

雖然這是一個小知識點，但是可以幫助我們進一步瞭解指標，比如我們有一個函式需要傳入函式指標，引數是void指標，需要我們把int指標引數的函式強轉傳入

int testcomp(int a, int b)
{
    return a;
}
int testcomp1(long a, long b)
{
    return b;
}
void test(int (*comp)(int a, int b))
{
    int a = (*comp)(111, 222);
    cout << a;
}
test(testcomp);
test((int(*)(int, int))(testcomp1));

這裡僅僅是為了測試說明，從long轉到int是被禁止的，防止溢位。

我們看到test是一個函式，函式的引數是一個函式指標，在c語言中想要傳遞函式，也只能通過指標的方式。這個函式指標返回值是一個int，有兩個int引數。

第一個呼叫就是把testcomp傳遞進去，函式形式與宣告的一致，所以不需要強轉

第二個呼叫，testcomp1與test定義的傳入的引數不一致，需要轉化一下，這裡就可以看出來函式的指標形式如何定義

int(*)(int, int)這就是定義了一個函式指標的形式，int是返回值，(*)表示是一個指標，(int, int)表示傳入的引數是兩個int

令人頭暈的各種指標的宣告

在The C Programming Language[5.12 Complicated Declarations]中也介紹了，c語言有關指標的宣告，有時候非常迷惑，它並不能從左向右按照順序的解析，往往是從中間一個地方開始，向左右擴充套件，還要時不時的把一堆表示式看做一個整體。

char *a-char的指標

char **a-指向char指標的指標

char (*a)[13]-指向陣列的指標，這個陣列是包含13個char型別的陣列

char *a[13]-含有13個char指標的陣列

char (*a)()-函式指標，這個函式的返回值是char，傳入的引數是空

char (*(*x())[2])()-這是一個函式，函式的返回值是一個指向陣列的指標，這個陣列中包含的是一個函式指標，這個函式模型是返回char，傳入引數是空

char(*(*pa)[2])()-這就是上面函式返回值，這是一個數組指標，陣列中有兩個元素，這個元素是一個函式指標，函式的模型是返回char，傳入引數是空

char (*(*x[3])())[5]-這是一個數組，陣列中有3個元素，每個元素是一個函式指標，函式的模型是傳入引數是空，返回值是一個數組的指標，這個陣列有5個元素，每個元素是char

再來一個

https://www.nowcoder.com/questionTerminal/87bba673cc844677baa0c12d32bdc330

int (*p[10])(int*)-這是一個數組，陣列有10個元素，每個元素是一個函式指標，這個函式返回值是int，傳入引數是int指標

終極解釋

我們通過資料和示例可以總結一下關於指標或是c語言中定義型別的時候是如何拆分的了，首先與變數名最近的符號，表明了這個變數的型別，然後一層層向外增加額外的解釋，我們就一個個舉例實驗一下

int a-這裡的a是變數名，從這裡開始，向兩邊查詢，只有int，那麼a就是一個int

int *a-從a開始，有*，表示是一個指標，指標的原形呢？就是int，所以a是一個int指標

int a[10]-從a開始，a右邊是一個[]，表示是一個數組，陣列中有10個元素，元素的型別呢？把a[10]看做整體，就是int，所以a就是含有10個int元素的陣列

int *a[10]-從a開始，a右邊是一個[]，所以a是一個數組，陣列中有10個元素，元素的型別呢？把a[10]看做整體，比如XX，那麼就變成了int * XX，就與上面的int *a一樣了。有*，所以元素是指標，指標的型別是int，所以a就是包含10個int指標的陣列

int (*a)[10]-從a開始，因為被()限制，所以a與*結合，那麼a是一個指標，指標的型別呢？把(*a)看做一個整體，那麼就是int[10]，指標的型別就是一個數組，這個陣列有10個元素，每個元素是int，所以a就是含有10個int元素陣列的指標

int a[2][5]-從a開始，a的右邊是[][]，所以a是一個二維陣列，陣列元素是int

int f()-從f開始，f右邊是()，所以f是函式，函式引數是空，返回值是int

int *f()-從f開始，f右邊是()，所以f是函式，函式的引數是空，返回值是int指標

int (*f)()-從f開始，因為被()限制，所以f與*結合，那麼f是指標，指標的型別呢？把(*f)看做整體，那麼就是一個函式，所以指標的型別是函式，函式的引數是空，返回值是int，所以f是一個指向引數是空返回值是int的函式的指標

char (*(*x())[2])()-從x開始，x右邊有()，所以x是函式。那麼把x()看做整體，由於()限制，x()與*結合，表示函式返回值是一個指標。再把(*x())看做整體，與右邊的[2]結合，表示這是一個含有2個元素的陣列，到這裡的解釋是，x是一個返回值是一個數組指標的函式。再把(*x())[2]看做整體，前面又有一個*，表示這是一個指標，到這裡的解釋是，x是一個返回值是一個數組指標的函式，陣列中的元素是指標。再把(*(*x())[2])看做整體，就很明顯了，這是一個函式，類似於char XX()，函式的返回值是char，引數是空，最終這個表示式的意思是，x是一個函式，函式的返回值是一個數組指標，陣列中有2個元素，元素的型別是一個函式指標，函式的返回值是char，引數是空。

char (*(*x[3])())[5]-從x開始，x右邊是[]，所以x是陣列。陣列前面又*，所以陣列元素是指標。指標後面有()，所以是函式指標。函式指標前面有*，函式返回值是指標。返回值指標後面有[5]，所以函式返回值指標是陣列。最後前面是char，所以x是一個含有3個元素的陣列，陣列的元素是一個函式指標，函式的引數是空，返回值是一個char[5]的陣列指標。

int (*p[10])(int*)-p是陣列，陣列中的元素是指標，指標的型別是函式，函式的模型是返回值是int，引數是int*

&n