指向2D数组的指针的类型是什么？

Question

我知道以下内容不正确：

int arr[2][3] = {}; //some array initialization here
int** ptr;
ptr = arr;

但我很惊讶以下几行确实有效

int arr[2][3] = {}; //some array initialization here
auto ptr = arr;
int another_arr[2][3] = {}; //some array initialization here
ptr = another_arr;

任何人都可以解释在第二个代码块中分配给ptr的类型是什么，以及下面发生了什么？

Answer 1

好吧，当几乎无处不在时，阵列会衰减到指针。 所以你的代码片段自然也会出现衰退。

但它只是“最外层”的数组维度衰减到指针。 由于数组是行主要的，因此最终使用int (*)[3]作为指针类型，它是指向一维数组的指针，而不是二维数组。 它指向第一个“行”。

如果你想让ptr的推论成为指向数组的指针，那么使用address-of运算符：

auto ptr = &arr;

现在ptr是int(*)[2][3] 。

Answer 2

在

auto ptr = arr;

arr以正常方式衰减成指向其第一个元素的指针; 它相当于

auto ptr = &arr[0];

由于arr[0]是一个包含三个int的数组，因此ptr成为int (*)[3] - 一个指向int[3]的指针。

another_arr以完全相同的方式衰减，所以

ptr = another_arr;

赋值的两边都有int (*)[3] ，你可以为任何类型T赋予T* T* 。

指向arr的指针的类型为int(*)[2][3] 。

如果你想要一个指向数组的指针而不是指向数组第一个元素的指针，你需要使用& ：

auto ptr = &arr; 

Answer 3

首先，让我们看看为什么你不能将int arr[2][3]分配给int ** 。 为了更容易可视化，我们将使用序列初始化您的数组，并考虑它在内存中的样子：

int arr[2][3] = {{1,2,3},{4,5,6}};

在内存中，数组数据存储为单个块，就像常规的1D数组一样：

arr: [ 1, 2, 3, 4, 5, 6 ]

变量arr包含该块的起始地址，并且从其类型（ int[2][3] ）开始，编译器知道将arr[1][0]类的索引解释为“取值为数组中的位置（1 * 2 + 0）“。

但是对于指向指针（ int** ），指向指针的指针包含单个内存地址或内存地址数组，而这个/这些地址指向（a）其他单个int值或int数组。 假设我们将数组arr复制到int **ptrptr 。 在内存中，它看起来像这样：

ptrptr:     [0x203F0B20, 0x203F17D4]
0x203F0B20: [ 1, 2, 3 ]
0x203F17D4: [ 4, 5, 6 ]

因此，除了实际的int数据外，还必须为数组的每一行存储一个额外的指针。 不是将两个索引转换为单个数组查找，而是必须通过进行第一次数组查找（“在ptrptr中获取第二个值以获取int *”）来执行访问，然后进行数组查找（“获取第一个值数组在先前获得的int *“）所持有的地址处。

这是一个程序，说明了这一点：

#include <iostream>

int main()
{
    int arr[2][3] = {{1,2,3},{4,5,6}};

    std::cout << "Memory addresses for int arr[2][3]:" << std::endl;
    for (int i=0; i<2; i++)
    {
        for (int j=0; j<3; j++)
        {
            std::cout << reinterpret_cast<void*>(&arr[i][j]) << ": " << arr[i][j] << std::endl;
        }
    }

    std::cout << std::endl << "Memory addresses for int **ptrptr:" << std::endl;
    int **ptrptr = new int*[2];
    for (int i=0; i<2; i++)
    {
        ptrptr[i] = new int[3];
        for (int j=0; j<3; j++)
        {
            ptrptr[i][j] = arr[i][j];
            std::cout << reinterpret_cast<void*>(&ptrptr[i][j]) << ": " << ptrptr[i][j] << std::endl;
        }
    }

    // Cleanup
    for (int i=0; i<2; i++)
    {
        delete[] ptrptr[i];
        ptrptr[i] = nullptr;
    }
    delete[] ptrptr;
    ptrptr = nullptr;

    return 0;
}

输出：

Memory addresses for int arr[2][3]:
0x7ecd3ccc0260: 1
0x7ecd3ccc0264: 2
0x7ecd3ccc0268: 3
0x7ecd3ccc026c: 4
0x7ecd3ccc0270: 5
0x7ecd3ccc0274: 6

Memory addresses for int **ptrptr:
0x38a1a70: 1
0x38a1a74: 2
0x38a1a78: 3
0x38a1a90: 4
0x38a1a94: 5
0x38a1a98: 6

注意arr的内存地址总是增加4个字节，但对于ptrptr ，值3和4之间有24个字节的跳转。

简单赋值不能创建int **类型所需的指针到指针结构，这就是上述程序中循环所必需的原因。 它能做的最好是将int[2][3]类型衰减为指向该数组行的指针，即int (*)[3] 。 这就是你的auto ptr = arr; 最终成为。

Answer 4

什么是[...]的类型

您是否已经尝试让编译器告诉您表达式的类型？

int main()
{
    int arr[2][3] = {{0,1,2}, {3,4,5}};  // <-- direct complete initialized here

    auto ptr = arr;                     // <-- address assignment only

    cout << "arr: " << typeid(arr).name() << endl;
    cout << "ptr: " << typeid(ptr).name() << endl;
    return 0;
}

我要承认输出

arr: A2_A3_i
ptr: PA3_i

乍一看似乎不太可读（与其他一些语言相比），但如有疑问，可能有所帮助。 它非常紧凑，但很快就会习惯它。 编码依赖于编译器，如果您使用的是gcc，您可以阅读第29章。解压缩以了解如何使用。

编辑：

一些simple_cpp_name函数的实验，就像这个基本的hack

#include <typeinfo>
#include <cxxabi.h>
#include <stdlib.h>
#include <string>

std::string simple_cpp_name(const std::type_info& ti)
{
    /// simplified code extracted from "Chapter 29. Demangling"
    /// https://gcc.gnu.org/onlinedocs/libstdc++/manual/ext_demangling.html
    char* realname = abi::__cxa_demangle(ti.name(), 0, 0, 0);
    std::string name = realname;
    free(realname);
    return name;
}

会告诉你auto &rfa = arr; 使rfa具有与arr相同的类型，即int [2][3] 。