C语言-二维数组做函数的参数

朱雀 2022-06-09 10:53 246阅读 0赞

### 文章目录 ###

*  1 引例
 *  2 观点1 这种使用方法是错误的
 *  3 观点2 根本不需要这么做
 *  4 二维数组做函数参数的方法
 *   *  4.1 方法1
     *  4.2 方法2
     *  4.3 方法3
 *  5 与Java的不同

# 1 引例 #

下面的程序很简单，定义了一个`PrintMatrix`函数将一个二维数组以矩阵的形式打印出来。

#include <stdio.h>
    #define SIZE (4)
    
    void PrintMatrix(int **arr)
    { 
    	for (int i = 0; i < SIZE; i++) { 
    		for (int j = 0; j < SIZE; j++) { 
    			printf(" %d", arr[i][j]);
    		}
    		printf("\n");
    	}
    }
    
    int main(void)
    { 
    	int matrix[SIZE][SIZE] = { 
    		{ 1, 2, 3, 4},
    		{ 5, 6, 7, 8},
    		{ 1, 2, 3, 4},
    		{ 5, 6, 7, 8}
    	};
    	PrintMatrix(matrix);
    	return 0;
    }

当我们编译这个程序的时候会出现下面的错误信息：

error: cannot convert 'int (* )[4]' to 'int**'

按理来说，一维数组对应着一级指针，就像我们经常使用的，作为函数参数的时候也不理外：

int arr[4] = {1, 2, 3, 4};
    int *p = arr;

那么二维数组对应着二级指针怎么就出错了呢？

要想解释清楚这个问题，首先需要知道二级指针和二维数组的定义：

*  **二维数组**：二维数组本质上是以数组作为数组元素的数组，即“数组的数组”；
 *  **二级指针**：指向指针的指针。

下面将会从两种观点来分析这个问题。

# 2 观点1 这种使用方法是错误的 #

举一个简单的例子，定义一个二维数组。

int a[2][2] = { 1, 2, 3, 4};

假如用一个二级指针指向它。

int **p = a;

运行如下代码（打印了`a`的值和`a`，`a[0]`，`a[0][0]` 的地址）：

printf("%#x \n", a);
        printf("%#x \n", &a);
        printf("%#x \n", &a[0]);
        printf("%#x \n", &a[0][0]);

运行的结果是输出的四行结果是完全一样的（不同计算机输出的地址可能不同）：

0x9ffe40
    0x9ffe40
    0x9ffe40
    0x9ffe40

既然 `int **p = a;`，可以推出 `p` 保存的是 `a[0][0]` 的地址，那么用 `*` 号可以对其解引用指针而取出地址的内容，于是测试以下代码：

printf("%d \n", *&a[0][0]);

为 `p` 指针进行了一次解引用，和预期的一样，输出了二维数组 `a` 的第一个元素 1，理所当然的 `p` 是二级指针，那么也可以对其进行二次解引用，当我们对其进行二次解引用的时候，编译器报错了：

error: invalid type argument of unary '*' (have 'int')

还有一点值得注意的是，在二维数组中，`a + 1`，可以移动一个元素的位置（也就是移动一个一维数组的大小），而用二级指针，`p + 1` 永远移动一个 `sizeof(int)` 的大小（本例中）。

# 3 观点2 根本不需要这么做 #

学过 C/C++ 的朋友应该都知道，一位数组在内存中是线性排列的，那么二维数组也不理外，它也是线性排列的。

![二维数组示意图][format_png]

假如只知道 `arr` 的地址，那么能得到 `arr[1][1]` 的地址吗？  
答案是可以的，因为数组在内存中是线性排列，那么就代表着只要知道数组的起始地址，就可以通过一次取址获得任意元素的位置，所以根本不需要二次取址。

这也就解释了为什么声明二维数组的时候，编译器根本“不关心”一维的大小，以至于可以省略掉它，如：

int a[][2];

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# 4 二维数组做函数参数的方法 #

## 4.1 方法1 ##

void fun(int arr[2][2]);

这种方法导致只能处理2行2列的int型数组，即固定了数组大小。

## 4.2 方法2 ##

void fun(int arr[][2]);

可以省略一维的大小，这种方法的限制略微宽松了一些，但是还是只能处理每行是2个整数长度的数组。

## 4.3 方法3 ##

void fun(int (*arr)[2]);

这个方法需要重点讨论，这里引入了一个新的概念叫做数组指针。

int (*arr)[2];

在解释这个概念之前要比较一下数组指针和指针数组的不同，以防止混淆：

*  指针数组（array of pointers）：即用于存储指针的数组，也就是数组元素都是指针，如 `int* a[4]`，表示数组 `a` 中的元素都为 `int` 型指针；
 *  数组指针（a pointer to an array）：即指向数组的指针，如 `int (*a)[4]`，表示指向数组 `a` 的指针。

通过上述概念就知道了应该用数组指针指向一个二维数组，以下是正确的示例：

int a[2][2] = { 1, 2, 3, 4};
    int (*p)[2] = a;

# 5 与Java的不同 #

Java中声明一个二维数组：

int[][] arr = new int[2][2];

不同于 C/C++ 中的：

int arr[2][2];

也不同与 C/C++ 中的：

int (*p)[2] = new int[2][2];

在 Java 中则是分配了一个包含 2 个指针的数组，指针数组的每个元素包含一个一维数组，在 C++ 中的声明如下：

int **p = new int *[2];

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