工作好幾年了，一直用的都是C。自認(rèn)為指針應(yīng)該很熟悉了。然而，前段時間我對二維指針和二維數(shù)組的一個混用，并且我們項(xiàng)目組的一個大牛(博士畢業(yè)，工作10+年)在review我的代碼也沒發(fā)現(xiàn)問題，導(dǎo)致代碼上線后出現(xiàn)一個異常。我才覺得我對指針只是學(xué)廢了。找了一些指針和數(shù)組的博客資料，記錄一下。希望下次不會再犯類似的錯誤。

引子

首先看一段代碼:

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void test(int *p){
}
int main(){    int arr[]= {30, 450,14,5};    test(arr);    return 0;}

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毫無疑問，上面這段代碼是運(yùn)行OK的。因?yàn)?a href="http://m.makelele.cn/v/tag/1743/" target="_blank">C語言標(biāo)準(zhǔn)中有以下規(guī)則:在函數(shù)參數(shù)的聲明中，數(shù)組名被編譯器當(dāng)作指向該數(shù)組第一個元素的指針。

第一種錯誤

那下面這段代碼，會正確運(yùn)行嗎：

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#include 
void test(int **p){
}int main(){    int arr[]={30,450,14,5};    test(&arr);    return 0;}

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可能有的同學(xué)認(rèn)為這段代碼是正確的，因?yàn)閿?shù)組作為函數(shù)參數(shù)時退化成一個指針，那么我對數(shù)組進(jìn)行取址，這樣&arr就是一個二維指針了，所以可以作為函數(shù)test的入?yún)ⅰ?/p>

這個理由貌似有道理，但很遺憾，這段代碼會報編譯錯誤:

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main.c:3:17: note: expected 'int **' but argument is of type 'int (*)[4]' void test(int **p)           ~~~~~~^

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這個錯誤是說，test函數(shù)期望的入?yún)㈩愋褪莍nt **。但是實(shí)際傳入的參數(shù)類型是 int (*)[4]，即實(shí)際傳入的類型是指向數(shù)組的指針。

C語言標(biāo)準(zhǔn)中是定義了：在函數(shù)參數(shù)的聲明中，數(shù)組名被編譯器當(dāng)作指向該數(shù)組第一個元素的指針。但是你不能因?yàn)閿?shù)組在函數(shù)參數(shù)中當(dāng)成一個指針，你對數(shù)組名取地址&arr就認(rèn)為它的類型就是指向指針的指針(int **)，這樣以為是錯的，因?yàn)椴痪邆溥@樣的傳遞性。C語言規(guī)范中只規(guī)定了數(shù)組名作為函數(shù)的入?yún)r會被當(dāng)做一個指針，但是并沒有規(guī)定對數(shù)組取地址會被當(dāng)成指向指針的指針。

根據(jù)上面代碼的報錯信息提示，將不能編譯通過的代碼片段作一個小的修改，就會編譯通過了:

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#include #include 
void test(int (*p)[4]){    (*p)[2] = 10;}
int main(){    int arr[] = {30, 450, 14, 5};    test(&arr);    printf("%d
", arr[2]);    return 0;}

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輸出: 10

但其實(shí)上面的這種用法非常的怪。至少我在平時的工作中沒遇到過這樣的寫法。這個函數(shù)的意圖是改變數(shù)組的某個元素的內(nèi)容。那下面的這種寫法更加清晰和常見：

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void test(int *p){    p[2] = 10;}
int main(){    int arr[] = {30, 450, 14, 5};    test(arr);    printf("%d
", arr[2]);    return 0;}

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第二種錯誤

這種錯誤就是我之前在工作中犯的，從而導(dǎo)致出現(xiàn)異常的。

假如有一段代碼:

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#include #include void foo(int **arr, int m, int n){    int i,j;    for (i = 0; i < m; i++) {        for (j = 0; j < n; j++) {            printf("%d ", arr[i][j]);        }        printf("
");    }}
int **alloc_2d(int m, int n){    int **arr = malloc(m * sizeof(*arr));    int i;    for (i = 0; i < m; i++) {        arr[i] = malloc(n * sizeof(**arr));    }    return arr;}
int main(){    int **joe = alloc_2d(2, 3);    joe[0][0] = 1;    joe[0][1] = 2;    joe[0][2] = 3;    joe[1][0] = 4;    joe[1][1] = 5;    joe[1][2] = 6;    return 0;}

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上面的代碼至此還是能正常工作的。

現(xiàn)在，我想用函數(shù)foo來打印一個二維的數(shù)組，那我能用下面的這段代碼嗎?

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int moe[2][3];moe[0][0] = 1;moe[0][1] = 2;moe[0][2] = 3;moe[1][0] = 4;moe[1][1] = 5;moe[1][2] = 6;
foo(moe, 2, 3);

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很遺憾，這段代碼同樣會報編譯錯誤:

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ain.c:42:9: warning: passing argument 1 of 'foo' from incompatible pointer type [-Wincompatible-pointer-types]     foo(moe, 2, 3);         ^~~main.c:3:16: note: expected 'int **' but argument is of type 'int (*)[3]' void foo(int **arr, int m, int n)

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將二維數(shù)組作為入?yún)魅雈oo函數(shù)的原因可能是錯誤的認(rèn)為二維數(shù)組就是二維指針。為什么會這么想呢？ 我以前的一個思考過程是這樣的：一維數(shù)組作為函數(shù)參數(shù)的時候，編譯器會把數(shù)組名當(dāng)作指向該數(shù)組第一個元素的指針。所以我想當(dāng)然的以為：既然一維數(shù)組和一維指針在函數(shù)參數(shù)中等價，那二維數(shù)組應(yīng)該就等價于二維指針。

但是很遺憾，二維數(shù)組作為函數(shù)參數(shù)并等價于二維指針。因?yàn)閿?shù)組作為函數(shù)參數(shù)時轉(zhuǎn)換為指針沒有傳遞性。也就是說你不能認(rèn)為一維數(shù)組和一維指針作為函數(shù)參數(shù)等價，就認(rèn)為二維數(shù)組和二維指針就等價了。在C語言中沒有這樣的傳遞性。

其實(shí)仔細(xì)想想，也是很容易明白的。二維數(shù)組其實(shí)就是一個數(shù)組的數(shù)組(即它是一個一維數(shù)組，只不過它的每個元素又都是一個一維數(shù)組)。當(dāng)二維數(shù)組作為函數(shù)入?yún)r，比如 int a[3][4]; 它的第一維數(shù)組會被轉(zhuǎn)換成指針，相當(dāng)于是傳入了一個指向數(shù)組的指針。即作為函數(shù)參數(shù)， int a[3][4]和 int (*p)[4]等價。那 int (*p)[4]和 int **pp等價嗎？肯定不等價， p指針指向類型是 int [4]，而pp指向的類型是int *。

那有什么辦法能讓上面的foo函數(shù)編譯通過呢？

最直接的方式是將二維數(shù)組作為函數(shù)的參數(shù)傳入:

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void foo(int arr[2][3], int m, int n){}

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事實(shí)上,上面的第一維的參數(shù)可以去掉：

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void foo(int arr[][3], int m, int n){}

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上面也分析了，二維數(shù)組作為函數(shù)入?yún)⒑?int (*p)[3]等價，所以也可以寫成下面的形式:

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void foo(int (*p)[3], int m, int n){}

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總結(jié)

上面說了2維數(shù)組作為函數(shù)參數(shù)的情況，那3維數(shù)組呢？

和二維一樣：首先將類似三維數(shù)組arr[2][3][4]傳入到 int ***類型的函數(shù)參數(shù)是錯誤的。但是可以將這個三維數(shù)組傳入到參數(shù)類型為 int arr[][3][4]或者 int (*arr)[3][4]的函數(shù)中。

"數(shù)組名被改寫成一個指針參數(shù)"規(guī)則并不是遞歸定義的(沒有傳遞性)。數(shù)組的數(shù)組會被改寫為"數(shù)組的指針"，而不是"指針的指針"。

你之所以能在main()函數(shù)中看到char **argv這樣的參數(shù)，是因?yàn)閍rgv是個指針數(shù)組(即 char *argv[])。這個表達(dá)式被編譯器改寫為指向數(shù)組第一個元素的指針，也就是一個指向指針的指針。如果argv參數(shù)事實(shí)上被聲明為一個數(shù)組的數(shù)組(也就是char argv[10][5]), 它將被編譯器改寫為 char (*argv)[15],也就是一個字符數(shù)組的指針，而不是char **argv。

　　審核編輯：湯梓紅

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