《C专家编程》数组和指针并不同--多维数组
《C专家编程》数组和指针并不同
标签（空格分隔）： 程序设计论著笔记
1. 背景理解
1.1 区分定义与声明 p83
- 声明相当于普通声明：它所说明的并非自身，而是描述其他地方创建的对象，声明可以多次出现；
- 定义相当于特殊声明：它可以为对象分配内存，只能出现在一个地方。
1.2 数组和指针的访问方式
- 左值和右值
X = Y ;
- 符号X的含义是X所代表的地址，这被称为左值，左值在编译时可知，左值表示存储结果的地方。
- 符号Y的含义是Y所代表的地址的内容，这被称为右值，右值直到运行时可知，如无特别说明，右值表示“Y的内容”。
- 注：数组名可以用于确定对象在内存中的位置，也是左值，但它不能作为赋值对象，因此数组名是个左值但不是可修改的左值。
- 数组和指针如何被访问
- 数组：
char a[9]="abcdefgh";... c=a[i];
编译器符号表具有一个地址，9980，运行步骤1：取i的值，将它与9980相加，运行步骤2，去地址（9980+i)的内容。 - 指针：
char* p ... c=*p;,其高速编译器p是一个指针（在许多现代的机器里它是四个字节对象），它指向的对象是一个字节。为了取得这个字符，必须得到地址p的内容，把它作为字符的地址并从这个地址中取得这个字符。指针的访问要灵活的多，但要增加一次额外提取：
编译器有一个符号p,它的地址为4624，运行时步骤1，取地址4624的内容，就是‘5081’；运行步骤2：取地址5081的内容。
- 数组：
2. 数组与指针的区别
2.1 不同点：
| 序号 | 指针 | 数组 |
|---|---|---|
| 1 | 保存数据的地址 | 保存数据 |
| 2 | 间接访问数据，首先取得指针的内容，把它作为地址，然后从这个地址提取数据。如果指针有一个下标[i],就把指针的内容加i作为地址，从中提取数据 | 直接访问数据，a[i]只是简单的以a+i为地址取得数据 |
| 3 | 通常用于动态数据结构 | 通常用于存储固定数目且数据类型相同的元素 |
| 4 | 先关函数为malloc(),free() | 隐士分配和删除 |
| 5 | 通常指向匿名数据 | 自身即为数据明 |
注！注！注！
数组和指针都可以在他们的定义中使用字符串常量进行初始化，尽管看上去一样，但底层机制不一样。
定义指针时，编译器并不为指针所指向的对象分配空间，它只是分配指针本身的空间，除非在定义的同时赋给指针一个字符串常量进行初始化。
char *p="breadfruit";
注意只有对字符串常量才是如此。不能指望浮点数之类的常量分配空间，如：
float *pip=3.14;/*错误，无法编译通过*/
在ANSI C中，初始化指针所创建的字符串常量被定义为只读（存储在静态区）。如果试图通过指针修改这个字符串的值，程序出现未定义（出错）
数组也可以用字符串进常量进行初始化：
char a[]="gooseberry";
与指针相反，由字符串常量初始化的数组是可以修改的(存储在栈中）。其中单个字符在以后可以改变：
strncpy(a,"black",5);
2.2 相同点：
tips:所有作为函数参数的数组名总是可以通过编译器转换为指针，且被当做指向该数组第一个元素的指针。
编译器只向函数传递数组的地址，而不是整个数组的拷贝，其实处于效率考虑。
所以，一下形式均合法，且最终被编译器转化为指针形似：func(int* a); func(int a[]); func(int a[10]);所以，在函数内部，使用sizeof(a)无法得到数组的大小，因为数组a[]在作 为形参时被自动转化为指针，所以sizeof(a)一般为4（存储指针的空间）
- 用
a[i]这样的形式对数组进行访问总是被编译器“改写”成或解释为像*(a+i)这样的指针访问。
3. C语言的多维数组
C语言中，定义和引用多维数组唯一的方法是使用数组的数组：
——————————————————————
char carrot[10][20];//声明一个10*20的多维数组
或者声明可以看上去更像“数组的数组”形式
typedef char vegetable[20];
vagetable carrot[10];
不论哪种情况，访问单个字节都可以通过carrot[i][j]的形式，
编译器在编译时会把它解析为*(*(carrot+i)+j)的形式
——————————————————————
tips:C语言的数组就是一维数组：
当提到C语言中的数组时，就把它看作是一种向量（vector)，也就是某种对象的以为数组，数组的元素可以是另一个数组。
### 3.1 内存中数组的布局：
在C语言多为数组中，最右边的下标是最先变化的，这个约定被称为“行主序”.其实线性存储， a[i][j] 与 *(*(a+i)+j)等价
### 3.2 多维数组初始化:
int a[2][3] = { { 1, 2, 3 }, { 4, 5, 6 } };
3.2 多维数组的声明
指针数组：
char *pea[4]; //一维指针数组，每个指针指向一个字符串，数组的每个元素内为一个char*指针
（注意区别：char(*pea)[4];数组指针，一个指向具有4个字符类型元素的数组）
可以进行如下初始化：
for (j=0;j<=4;j++)
pea[j]=malloc(6);
也可以一次性的用malloc分配整个数组：
malloc(row_size*column_size*sizeof(char));
软件信条：
对于s[i][j]这样形式的原型声明：
int s[2][3];/* int 型 二维 数组*/
int *s[2]; /* int 指针数组，每个指针指向一个含有3个元素的以为一维数组*/
int **s; /* 指向指针的指针*/
int (*s)[3];/* 数组指针，一个指向为int数组（长度为3)的指针都是由于作为左值的数组名本编译器当做指针。
锯齿状数组：
如果声明一个字符串指针数组，并根据需要为这些字符串分配内存，将会大大节省系统资源：
char* turnip[UMPTEEN]
char my_string[]="your message here";
/*贡献字符串*/
turnip[i]=&my_string[0];
/*拷贝字符串*/
turnip[j]=malloc(strlen(my_string)+1);
strcpy(turnip[j],my_string);tips: p225
数组和指针参数被编译器的修改规则：
| 实参 | 所匹配的形参 | ||
|---|---|---|---|
| 数组的数组 | char c[2][3] | char(*)[3] | 数组指针 |
| 指针数组 | char *c[2] | char** | 指针的指针 |
| 数组指针（行指针） | char (*a)[3] | char (*a)[3] | 不改变 |
| 指针的指针 | char **a | char**a | 不改变 |
3.3 使用指针向函数传递一个多维数组
func(int array[10][20]);
这种办法最简单，但作用最小，其迫使你只处理10行20列的int型数组- 省略第一维长度：
func(int array[][20]);
但其依然限定每行必须是20个整数的长度
类似的也可以声明为：
func(int (*array)[20]);传递一个数组指针，数组的长度为20. func(int ** array);
动态数组形式：二维数组在堆上分配，各行地址空间不一定连续，函数参数使用指针形式:
为了进一步提高泛用性，把二维数组空间的分配也动态化，使用malloc()在堆上分配空间，重复一下前言中的方式如下：
//1. 数组声明
int **array;
array = (int **)malloc(m *sizeof(int *));
for(i=0;i<M;i++)
array[i] = (int *)malloc(n *sizeof(int));
这时，在分配空间的作用域里，对0<=i<M,0<=j<N，array[i][j]的访问完全没有问题。那么，对应地，函数写作
//2. 函数声明
int func(int **array,int m,int n) {
...
printf("%d ", *(*(array+i)+j));
...
}
值得注意的是，虽然malloc()每次分配的空间在地址上是连续的，但是多次malloc()分配的空间之间并不一定是连续的，这与在栈上分配的二维矩阵有着根本的不同，对于二维数组array[3][3]，不能再用array[1][4]来访问array[2][1]了，前者地址越界。- 折中形式：用堆上分配的一维数组表示二维数组，函数参数使用指针形式：
用一维数组来实现二维数组，是一种折中方案，但是很好理解，也不易出错。这样分配的数组空间是连续的。使用时需要把两维下标转化为一维下标。
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <assert.h>
int func(int *array, int m, int n) {
int i,j;
for(i=0;i<m;i++) {
for(j=0;j<n;j++)
printf("\t%d",*(array+i*n+j));
printf("\n");
}
return 0;
}
int main(int argc,char** argv) {
int m,n,i;
int *array;
assert(argc == 3);
m = atoi(argv[1]);
n = atoi(argv[2]);
array = (int*)malloc(m*n*sizeof(int));
for(i=0;i<m*n;i++)
array[i] = i;
func(array,m,n);
return 0;
}- 较新的编译器：用栈上分配的直到执行时才确定大小的二维数组(即C99的变长数组，它允许使用变量定义数组各维）
int quarters = 4;
int regions = 5;
double sales[quarters][regions]; //一个变长数组VAL变长数组有一些限制：变长数组必须是自动存储类的，意味着它们必须在函数内部或作为函数参数声明，而且声明时不可以进行初始化。
C90不支持这种形式，C99支持，因此一些较新的编译器可以对下面的代码进行执行。注意print()的参数顺序不能改变。
void print(int x, int y, int a[x][y]){
printf("\n");
int i, j;
for(i = 0; i < x; i++){
for(j = 0; j < y; j++)
printf("%d ", a[i][j]);
printf("\n");
}
}
// Function to initialize the two-dimensional array
void init_2d(int *a, int x, int y){
int i, j;
for(i = 0; i < x; i++){
for(j = 0; j < y; j++){
a[i*y + j] = i + j;
}
printf("\n");
}
}
int main(){
int m , n ;
scanf("%d %d",&m,&n);
int a[m][n]; // a two dimensional whose size has been defined using variables
init_2d(a, m, n);
print(m, n, a);
}
这段代码出自http://stackoverflow.com/questions/17181577/two-dimensional-arrays-in-c。
（2013.7.28更新）
另外，这种分配方式仍然是在栈上，相关讨论可见于http://bbs.csdn.net/topics/90350681。
spf 20160121 二维数组使用测试
- 动态二维数组，在堆上分配，但存在内存不连续情况
void PrintArray(int **array, int m, int n)
{
if (array == NULL || (*array) == NULL)
return;
printf("********打印二维数组**************\n");
for (int i = 0; i < m; i++)
{
for (int j = 0; j < n; j++)
printf("%d ", array[i][j]);
printf("\n");
}
}
int main()
{
int M, N;
printf("请输入二维数组的行和列，以空格隔开：\n");
scanf("%d %d", &M, &N);
int **array=NULL;//声明array[m][n] 二维数组
array = (int**)malloc(M*sizeof(int*));
if (array == NULL)
return -1;
for (int i = 0; i < M; i++)
{
array[i] = (int*)malloc(N*sizeof(int));
if (array[i] == NULL)
return -1;
}
printf("请输入%d行%d列的二维数组\n",M,N);
for (int i = 0; i < M; i++)
for (int j = 0; j < N; j++)
scanf("%d", &array[i][j]);
PrintArray(array, M, N);
for (int i = 0; i < M; i++)
{
free(array[i]);
array[i] = NULL;
}
free(array);
array = NULL;
free(NULL);
system("pause");
return 0;
}
- 动态一维数组，当做二维数组使用（推荐）
void Print(int* array, int m, int n)
{
if (array == NULL)
return;
printf("********打印二维数组**************\n");
for (int i = 0; i < m; i++)
{
for (int j = 0; j < n; j++)
printf("%d ", *(array+i*n+j));
printf("\n");
}
}
int main()
{
int M, N;
printf("请输入二维数组的行和列，以空格隔开：\n");
scanf("%d %d", &M, &N);
int* array = (int*)malloc(M*N*sizeof(int));
if (array == NULL)
return -1;
printf("请输入%d行%d列的二维数组\n", M, N);
for (int i = 0; i < M; i++)
for (int j = 0; j < N; j++)
scanf("%d",array+i*N+j);
Print(array, M, N);
free(array);
array = NULL;
system("pause");
return 0;
}4. 参考文献：
- http://www.cnblogs.com/wuyuegb2312/archive/2013/06/14/3135277.html
- http://www.cnblogs.com/cpoint/p/3368380.html