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C++:用于取消引用的 [x] 语义:C 风格与指针数组

coder 2024-02-11 原文

我知道 c 风格的数组存储为连续的内存块。这就是以下代码的原因:

int main (int argc, char *argv[]) {
    int arr[3][3];
    *(*arr + 5) = 5;
    std::cout << arr[1][2] << std::endl;
    return 0;
}

打印 5。我假设对于 c 样式数组 *(*arr + 5) = 5; 大致等于编译器为 arr[1][2 生成的代码] = 5; 不是吗？ (Q1)

如果是这样，那么 arr[1][2] 的语义(即在一个内存块上移动)与在多维指针数组上执行相同操作完全不同，后者的每一层嵌套都会导致指针被解除引用。那正确吗？ (Q2)

我自己有什么需要注意的地方吗？ IE。编译器不知道自己在处理什么样的数组？ (Q3)

(Qx标记我的问题)

在此先感谢您和问候

最佳答案

一方面，你说的是二维数组，你可以想象它在内存中看起来像这样:

 0,0 0,1 0,2 1,0 1,1 1,2 2,0 2,1 2,2
┌───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┐
│int│int│int│int│int│int│int│int│int│
└───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┘

另一方面，当你有一个指向数组的指针数组时，它看起来像这样:

┌────┬────┬────┐
│int*│int*│int*┿━━━━━━━━━━━━━━┓
└─╂──┴─╂──┴────┘              ┃
  ┃    ┗━━━━━━━━┓             ┃
  ▼             ▼             ▼
┌───┬───┬───┐ ┌───┬───┬───┐ ┌───┬───┬───┐
│int│int│int│ │int│int│int│ │int│int│int│
└───┴───┴───┘ └───┴───┴───┘ └───┴───┴───┘ 
 0,0 0,1 0,2   1,0 1,1 1,2   2,0 2,1 2,2

这两个都可以使用相同的[i][j] 语法进行索引。 [] 运算符定义为 x[i] 等同于 *((x) + (i))。如果我们索引 x[1][1]，我们有 *((*((x) + (1)) + (1))。

在上面的第一种情况下，首先数组名称 x 进行数组到指针的转换以获得指向其第一个元素的指针(它本身就是一个数组，所以我们有一个 int (*)[3])，然后我们将 1 添加到它以移动到下一个子数组并取消引用它。然后这个子数组也进行数组到指针的转换以获得指向其第一个元素的指针，我们再次将 1 添加到该元素并取消引用。所以我们最终得到的是第二个子数组中的第二个元素。

在第二种情况下，我们正在处理一个指针数组。首先，数组名称 x 进行数组到指针的转换，以获取指向其第一个元素(int*)的指针。然后我们向它添加 1 以移动到数组中的下一个指针，它被解引用以获取 int* 本身。然后我们将 1 添加到这个 int* 以移动到它当前指向的那个之后的下一个 int 并且我们取消引用它。这再次为我们提供了第二个 int 数组中的第二个元素。

所以，考虑到所有这些:

  1. 是的，因为二维数组的元素是连续的，您可以进行指针运算，将其视为一个包含 9 个 int 的一维数组。

  2. 是的，每种情况下数据的内存布局不同，因此索引到它们时发生的操作也不同。

  3. 编译器总是知道它正在处理的是哪种类型。例如，编译器不允许您尝试将二维数组转换为 int**。他们根本不相容。但是，您通常需要确保您了解数据的内存布局。

有时您有以下类型的布局，其中有一个 int**，当您动态分配指向动态分配数组的指针数组时尤其常见:

┌─────┐
│int**│
└─╂───┘
  ▼
┌────┬────┬────┐
│int*│int*│int*┿━━━━━━━━━━━━━━┓
└─╂──┴─╂──┴────┘              ┃
  ┃    ┗━━━━━━━━┓             ┃
  ▼             ▼             ▼
┌───┬───┬───┐ ┌───┬───┬───┐ ┌───┬───┬───┐
│int│int│int│ │int│int│int│ │int│int│int│
└───┴───┴───┘ └───┴───┴───┘ └───┴───┴───┘ 
 0,0 0,1 0,2   1,0 1,1 1,2   2,0 2,1 2,2

索引这个布局的过程和上面的第二种情况几乎完全一样。唯一的区别是第一次数组到指针的转换不是必需的，因为我们已经有了一个指针。

关于C++:用于取消引用的 [x] 语义:C 风格与指针数组，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/20729356/

amp43codeintsectionc++arrays

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