好久没有看技术类的书籍了,今晚恰看到以前不知什么时候下到的一本oreilly的叫’mastering algorithms with c’的书,从书名可以看出这是一本讲算法的书,不过由于是选用了C语言作为讲解语言,所以难免不说说C语言。其中看到一节讲指针和数组,恰好碰到书中说: a[i][j] <=> *(*(a+i) + j),这个等价式看起来显而易见,但是还是有些东西值得挖掘一下的。

我们都知道C语言定义的多维数组是’行主序’的,这意味着越靠右边的下标变换越快。a[i][j]形象的可以看成一个i行j列的矩阵,但是实际在内存中存储时,a[i][j]肯定不是矩阵存储,因为存储器可是线性下来的,至于a[i][j]各元素的存储位置我们可以通过测试获得,结果也验证了’行主序’的规则。

以a[2][3]为例,

#include <stdio.h>

int main() {
 int a[2][3] = {{1,2,3}, {4,5,6}};
 int i;
 int j;
 int k;
 int *p;

 for (i = 0; i < 2; i++) {
  for (j = 0; j < 3; j++) {
   printf("a[%d][%d] = %d; addr = [0x%X]\n", i, j, a[i][j], &a[i][j]);
  }

 }

 return 0;
}

输出结果:

a[0][0] = 1; addr = [0x23FE94]
a[0][1] = 2; addr = [0x23FE98]
a[0][2] = 3; addr = [0x23FE9C]
a[1][0] = 4; addr = [0x23FEA0]
a[1][1] = 5; addr = [0x23FEA4]
a[1][2] = 6; addr = [0x23FEA8]

从结果addr的规律看得出: 先排行元素,再排列元素。也就是说第一行排完,再来排第二行。

我们再来分析一下上面提到的那个等价式:a[i][j] <=> *(*(a+i) + j),其实这里不一定要用常理分析,我们通过实验能得出一些结论:

#include <stdio.h>

int main() {
 int a[2][3] = {{1,2,3}, {4,5,6}};
 int i;
 int j;
 int k;
 int *p;

 for (i = 0; i < 2; i++) {
  for (j = 0; j < 3; j++) {
   printf("a[%d][%d] = %d; addr = [0x%X]\n", i, j, a[i][j], &a[i][j]);
  }

 }

 p = a;
 
 for (k =0 ; k < 6; k++) {
  printf("p[%d] = %d\n", k, p[k]);
 }

 printf("a+1 = 0x%X\n", a+1);
 printf("*(a+1) = 0x%X\n", *(a+1));
 printf("*(*(a+1)+2) = %d\n", *(*(a+1)+2));
 printf("*(a+1)+2 = 0x%X\n", *(a+1)+2);
 return 0;

}

输出结果:

a[0][0] = 1; addr = [0x23FE94]
a[0][1] = 2; addr = [0x23FE98]
a[0][2] = 3; addr = [0x23FE9C]
a[1][0] = 4; addr = [0x23FEA0]
a[1][1] = 5; addr = [0x23FEA4]
a[1][2] = 6; addr = [0x23FEA8]
p[0] = 1
p[1] = 2
p[2] = 3
p[3] = 4
p[4] = 5
p[5] = 6
a+1 = 0x23FEA0
*(a+1) = 0x23FEA0
*(*(a+1)+2) = 6
*(a+1)+2 = 0x23FEA8

这里关键的就是a+1 = 0x23FEA0以及*(a+1) = 0x23FEA0,奇怪了吧,加不加’*'号结果一致;实际上 *(*(a+i) + j)中的a + i是为了取第i行的首地址,按照常理用a+i即可了。但是由于是多维数组,取数组中某一元素的值,不仅要行还要列,那这么写: *((a +i) +j )能行吗?这就是当时C的设计者要考虑到问题了。显然*((a +i) +j )这么做欠妥,依然以上面的例子为例,我们再输出些信息瞧瞧:

printf("*((a+1)+2) = 0x%X\n", *((a+1) +2));

输出结果:
*((a+1)+2) = 0x23FEB8

这显然不是a[1][2]的值,0x23FEB8是什么呢,实际上是第四行的行首地址,当然在我们的程序中只有两行在合法的范围之内。好了,问题既然出现了,当时的C设计者就考虑要区别于这种情况,遂就如是做了: *(*(a+1)+2);这样结果正确了,*(*(a+1)+2) = 6。至于当时C设计者的真实考虑我无从而知,权当逗乐打趣吧。

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