C語言多維陣列與多級指標

多維陣列與多級指標也是初學者感覺迷糊的一個地方。超過二維的數組和超過二級的指標其實並不多用。如果能弄明白二維數組與二級指標，那二維以上的也不是什麼問題了。所以本節重點討論二維數組與二級指標。
一、二維數組 1、假想中的二維數組布局
我們前面討論過，數組裡面可以存任何資料，除了函數。下面就詳細討論討論數組裡面存數組的情況。Excel 表，我相信大家都見過。我們平時就可以把二維數組假想成一個excel表，比如：
   char a[3][4];
2、記憶體與尺子的對比
實際上記憶體不是表狀的，而是線性。見過尺子吧。尺子和我們的記憶體非常相似。一般尺子上最小刻度為毫米，而記憶體的最小單位為1 個byte。平時我們說32 毫米，是指以零開始位移32 毫米；平時我們說記憶體位址為0x0000FF00 也是指從記憶體零地址開始位移0x0000FF00 個byte。既然記憶體是線性，那二維數組在記憶體裡面肯定也是線性儲存的。實際上其記憶體布局如下圖：
以數組下標的方式來訪問其中的某個元素：a[i][j]。編譯器總是將二維數組看成是一個一維數組，而一維數組的每一個元素又都是一個數組。a[3]這個一維數組的三個元素分別為：
a[0],a[1],a[2]。每個元素的大小為sizeof（a[0]）,即sizof(char)*4。由此可以計算出a[0],a[1],a[2]三個元素的首地址分別為& a[0]，& a[0]+ 1*sizof(char)*4，& a[0]+ 2*sizof(char)*4。亦即a[i]的首地址為& a[0]+ i*sizof(char)*4。這時候再考慮a[i]裡面的內容。就本例而言，a[i]內有4個char 類型的元素，其每個元素的首地址分別為&a[i]，&a[i]+1*sizof(char)，&a[i]+2*sizof(char)&a[i]+3*sizof(char)，即a[i][j]的首地址為&a[i]+j*sizof(char)。再把&a[i]的值用a 表示，得到a[i][j]元素的首地址為：a+ i*sizof(char)*4+ j*sizof(char)。同樣，可以換算成以指標的形式表示：*(*(a+i)+j)。

經過上面的講解，相信你已經掌握了二維數組在記憶體裡面的布局了。下面就看一個題：
#include <stdio.h>
intmain(int argc,char * argv[])
{
   int a [3][2]={(0,1),(2,3),(4,5)};
   int *p;
   p=a [0];
   printf("%d",p[0]);
}
問列印出來的結果是多少。

很多人都覺得這太簡單了，很快就能把答案告訴我：0。不過很可惜，錯了。答案應該是1。如果你也認為是0，那你實在應該好好看看這個題。花括弧裡面嵌套的是小括弧，而不是花括弧。這裡是花括弧裡面嵌套了逗號運算式。其實這個賦值就相當於
   int a [3][2]={ 1, 3,5};
所以，在初始化二維數組的時候一定要注意，別不小心把應該用的花括弧寫成小括弧
了。

3、&p[4][2] - &a[4][2]的值為多少。
上面的問題似乎還比較好理解，下面再看一個例子：
   int a[5][5];
   int (*p)[4];
   p = a;
問&p[4][2] - &a[4][2]的值為多少。

這個問題似乎非常簡單，但是幾乎沒有人答對了。我們可以先寫代碼測試一下其值，然後分析一下到底是為什麼。在Visual C++6.0 裡，測試代碼如下：
intmain()
{
   int a[5][5];
   int (*p)[4];
   p = a;
   printf("a_ptr=%#p,p_ptr=%#p\n",&a[4][2],&p[4][2]);
   printf("%p,%d\n",&p[4][2] - &a[4][2],&p[4][2] - &a[4][2]);
   return 0;
}
經過測試，可知&p[4][2] - &a[4][2]的值為-4。這到底是為什麼呢。下面我們就來分析一下：前面我們講過，當數組名a 作為右值時，代表的是數組首元素的首地址。這裡的a 為二維數組，我們把數組a 看作是包含5 個int 類型元素的一維數組,裡面再儲存了一個一維數組。

如此，則a 在這裡代表的是a[0]的首地址。a+1 表示的是一維數組a 的第二個元素。a[4]表示的是一維數組a 的第5 個元素，而這個元素裡又存了一個一維數組。所以&a[4][2]表示的是&a[0][0]+4*5*sizeof(int) + 2*sizeof(int)。

根據定義，p 是指向一個包含4 個元素的數組的指標。也就是說p+1 表示的是指標p 向後移動了一個“包含4 個int 類型元素的數組”。這裡1 的單位是p 所指向的空間，即4*sizeof(int)。所以，p[4]相對於p[0]來說是向後移動了4 個“包含4 個int 類型元素的數組”，即&p[4]表示的是&p[0]+4*4*sizeof(int)。由於p 被初始化為&a[0]，那麼&p[4][2]表示的是&a[0][0]+4*4*sizeof(int)+2* sizeof(int)。

再由上面的講述，&p[4][2] 和&a[4][2]的值相差4 個int 類型的元素。現在，上面測試出來的結果也可以理解了吧。其實我們最簡單的辦法就是畫記憶體布局圖：
這裡最重要的一點就是明白數組指標p 所指向的記憶體到底是什麼。解決這類問題的最好辦法就是畫記憶體布局圖。
二、二級指標 1、二級指標的記憶體布局
二級指標是經常用到的，尤其與二維數組在一起的時候更是令人迷糊。例如：
   char **p;
定義了一個二級指標變數p。p 是一個指標變數，毫無疑問在32 位系統下佔4 個byte。

它與一級指標不同的是，一級指標儲存的是資料的地址，二級指標儲存的是一級指標的地址。下圖協助理解： 我們試著給變數p 初始化：
A)
p = NULL;
B)
char *p2; p = &p2;
任何指標變數都可以被初始化為NULL（注意是NULL，不是NUL，更不是null），二級指標也不例外。也就是說把指標指向數組的零地址。聯想到前面我們把尺子比作記憶體，如果把記憶體初始化為NULL，就相當於把指標指向尺子上0 毫米處，這時候指標沒有任何記憶體可用。

當我們真正需要使用p 的時候，就必須把一個一級指標的地址儲存到p 中，所以B）的賦值方式也是正確的。

給p 賦值沒有問題，但怎麼使用p 呢。這就需要我們前面多次提到的鑰匙（“*”）。
第一步：根據p 這個變數，取出它裡面存的地址。
第二步：找到這個地址所在的記憶體。
第三步：用鑰匙開啟這塊記憶體，取出它裡面的地址，*p 的值。
第四步：找到第二次取出的這個地址。
第五步：用鑰匙開啟這塊記憶體，取出它裡面的內容，這就是我們真正的資料，**p 的值。

我們在這裡用了兩次鑰匙（“*”）才最終取出了真正的資料。也就是說要取出二級指標所真正指向的資料，需要使用兩次兩次鑰匙（“*”）。

至於超過二維的數組和超過二維的指標一般使用比較少，而且按照上面的分析方法同樣也可以很輕鬆的分析明白，這裡就不再詳細討論。讀者有興趣的話，可以研究研究。