25 数组参数和指针参数分析

目录

• 1 问题
• 2 二维数组参数

1 问题

• 为什么 C 语言中的数组参数为什么退化为指针？

• 退化的意义

  • C 语言中只会以值拷贝的方式传递参数

  • 当向函数传递数组时：

    • 将整个数组拷贝一份传入函数：×
    • 将数组名看作常量指针传数组首元素地址：√

  • C 语言以高效作为最初设计目标：

    • 低效：参数传递的时候如果拷贝整个数组，执行效率将大大下降
    • 不安全：参数位于栈上，太大的数组拷贝将导致栈溢出

2 二维数组参数

• 二维数组参数同样存在退化的问题

  • 二维数组可以看作是一维数组
  • 二维数组中的每一个元素是一维数组
  • 退化为数组指针

• 二维数组参数中第一维的参数可以省略

  void f(int a[5]) <-> void f(int a[]) <-> void f(int* a)
  void g(int a[3][3]) <-> void g(int a[][3]) <-> void g(int (*a)[3])
  

• 等价关系：数组退化后，所退化的指针必须能指向原数组中的每个元素

数组参数	等效的指针参数
一维数组：float a[5]	指针：float* a（指针指向 float）
指针数组：int* a[5]	指针的指针：int** a（指针指向 int*）
二维数组：char a[3][4]	数组的指针：char (*a)[4] （指针指向 char[4]）

• 被忽略的知识点

  • C 语言无法向一个函数传递任意的多维数组
  • 必须提供出第一维之外的所有维长度
    • 第一维之外的维度信息用于完成指针运算
    • N 维数组的本质是一维数组，元素是 N - 1 维的数组
    • 对于多维数组的函数参数，只有第一维是可变的

• 示例：传递与访问二维数组

  • Demo

    #include <stdio.h>
    
    //3：完成指针运算，row：提供数组第一维的大小
    void access(int a[][3], int row)
    {
        int col = sizeof(*a) / sizeof(int);  //计算列数 = 二维数组第一个元素总大小/元素类型 = 3
        int i = 0;
        int j = 0;
        
        printf("sizeof(a) = %d
    ", sizeof(a));  //a退化为指针
        printf("sizeof(*a) = %d
    ", sizeof(*a));  //a指向一个数组，数组类型为int[3]
        
        for(i = 0; i < row; i++)
        {
            for(j = 0; j < col; j++)
            {
                printf("%d
    ", a[i][j]);
            }
        }
        
        printf("
    ");
    }
    
    void access_ex(int b[][2][3], int n)
    {
        int i = 0;
        int j = 0;
        int k = 0;
        
        printf("sizeof(b) = %d
    ", sizeof(b));
        printf("sizeof(*b) = %d
    ", sizeof(*b));  //指向二维数组：int[2][3] = 24
        
        for(i = 0; i < n; i++)
        {
            for(j = 0; j < 2; j++)
            {
                for(k = 0; k < 3; k++)
                {
                    printf("%d
    ", b[i][j][k]);
                }
            }
        }
        
        printf("
    ");
    }
    
    int main()
    {
        int a[3][3] = {{0, 1, 2}, {3, 4, 5}, {6, 7, 8}};
        int aa[2][2] = {0};
        int b[1][2][3] = {0};
        
        access(a, 3);
        access(aa, 2);//数组指针类型不一样，调用错误：函数内部计算的列数依旧为3，会打印2×3的矩阵，前4个数字为aa中的数字，后两个为随机值
        access_ex(b, 1);
        access_ex(aa, 2);//数组指针类型不一样，调用错误：同理
        
        return 0;
    }
    

  • 编译

    test.c: In function ‘main’:
    test.c:53: warning: passing argument 1 of ‘access’ from incompatible pointer type
    test.c:3: note: expected ‘int (*)[3]’ but argument is of type ‘int (*)[2]’
    test.c:55: warning: passing argument 1 of ‘access_ex’ from incompatible pointer type
    test.c:23: note: expected ‘int (*)[2][3]’ but argument is of type ‘int (*)[2]’
    

  • 运行

    sizeof(a) = 4
    sizeof(*a) = 12
    0
    1
    2
    3
    4
    5
    6
    7
    8
    
    sizeof(a) = 4
    sizeof(*a) = 12
    0
    0
    0
    0
    2304389
    10582912
    
    sizeof(b) = 4
    sizeof(*b) = 24
    0
    0
    0
    0
    0
    0
    
    sizeof(b) = 4
    sizeof(*b) = 24
    0
    0
    0
    0
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