arrays - 二维数组的取消引用问题

Question

尝试理解带有二维数组的 C 指针。翻看学生时代的一些旧笔记。

代码:

#include<stdio.h>
#define size 100

int main(){
    float x[size][size],a[size],b[size],sum=0,result;
    int i,j,M,N;
    float *xPtr;
    xPtr=&x[0][0];
    
    printf("Please enter the number of students: ");
    scanf_s("%d",&M);
    printf("Please enter the number of quizzes: ");
    scanf_s("%d",&N);
    printf("\n");

    for(i=0;i<M;i++){
        for(j=0;j<N;j++){
          printf("Enter the grade for student # %d in quiz # %d: ",i,j);
          scanf_s("%f",&x[i][j]);
        }
    }

    printf("\n\t");
    for(j=0;j<N;j++){
        printf("\t\tquiz # %d",j);
    }
    printf("\n");
    for(i=0;i<M;i++){
        printf("student # %d",i);
        for(j=0;j<N;j++){
            printf("\t\t%.2f\t",x[i][j]);
        }
        printf("\n");
    }

    for(i=0;i<M*N;i++){
        printf("\nx[%d][%d]=%0.2f\n",i/N,i%N,*(xPtr+i));
    }

    return 0;
}

控制台输出(学生数量=3，测验数量=2):

避免此问题的替代方法是更改​​代码的取消引用部分 来自

for(i=0;i<M*N;i++){
        printf("\nx[%d][%d]=%0.2f\n",i/N,i%N,*(xPtr+i));
    }

至

for(i=0;i<M;i++){
        for(j=0;j<N;j++){
            printf("\nx[%d][%d]=%.2f\n",i,j,*((xPtr+i*size)+j));
        }
    }

此方法的控制台输出成功(学生数量=3，测验数量=2):

对于第一种解引用方法失败的原因给出的解释如下:

QUESTION: Why are the elements x[1][0],x[1][1],x[2][0],x[2][1] coming out to be 0.00?

ANSWER: Because there is a mismatch between size=100 and the actual # of rows and columns. This problem does not arise with 1D arrays where, if the actual # of elements in the 1D array is less than size, it does not matter since the elements after the actual number of elements are zero and do not count.

我的问题:

1. 我不明白给出的解释(为什么存在不匹配以及为什么使用 1 个数组不会出现问题？)。如果指针指向数组的第一个元素(即 xPtr=&x[0][0]; )，那么我们不能每次加一(即 xPtr+i )并逐个元素地步进，因为 2D 数组按顺序存储为 a每一行依次排列的一维数组？

2. 我不明白成功方法中解引用的实现，具体来说，包含 size 的作用是什么？在取消引用 (*((xPtr+i*size)+j)) ，我的直觉是做类似 *(*(xPtr+i)+j) 的事情使用两个嵌套的取消引用运算符。那行得通吗？他怎么能在这里只使用一个就逃脱惩罚呢？我猜他正在使用 size 来向前移动行大小，但我不完全确定它是如何一起工作的......

Answer 1

我认为您已经有足够的信息来理解这个概念。您知道二维数组实际上存储在线性地址空间中。

不匹配的原因是您在表行中分配的空间多于您使用的空间。当您尝试获取值时，您应该忽略未使用的空间。这就是为什么修复将当前行乘以行大小，以跳转到您要读取的行的第一个元素。

#include <stdio.h>

#define SIZE 4

void main()
{
    char buf[SIZE][SIZE];
    int n = 2;

    printf("Normal addresses:\r\n");
    for(int i = 0; i < SIZE; i++)
    {
        for(int j = 0; j < SIZE; j++)
        {
            printf("%p\t", &buf[i][j]);
        }
        printf("\r\n");
    }
    char* start = &buf[0][0];

    printf("Broken way:\n\r");
    for(int i = 0; i < n*n; i++)
    {
        printf("%p\t", start + i);  
        if((i+1)%n == 0)
        {
            printf("\r\n");
        }
    }
    printf("Fixed way:\n\r");
    for(int i = 0; i < n; i++)
    {
        for(int j = 0; j < n; j++)
        {
            printf("%p\t", start + (i*SIZE)+j);  
        }
        printf("\r\n");
    }

}

输出:

Normal addresses:
0x7ffe128dd2e0  0x7ffe128dd2e1  0x7ffe128dd2e2  0x7ffe128dd2e3
0x7ffe128dd2e4  0x7ffe128dd2e5  0x7ffe128dd2e6  0x7ffe128dd2e7
0x7ffe128dd2e8  0x7ffe128dd2e9  0x7ffe128dd2ea  0x7ffe128dd2eb
0x7ffe128dd2ec  0x7ffe128dd2ed  0x7ffe128dd2ee  0x7ffe128dd2ef
Broken way:
0x7ffe128dd2e0  0x7ffe128dd2e1
0x7ffe128dd2e2  0x7ffe128dd2e3
Fixed way:
0x7ffe128dd2e0  0x7ffe128dd2e1
0x7ffe128dd2e4  0x7ffe128dd2e5

关于第二个问题，您可以通过*(*(xPtr+i)+j)获取元素，但您必须向编译器提示行的长度。请考虑以下示例，编译器可以在指针类型中找到该信息。

#include <stdio.h>

#define SIZE 4

int main()
{
    char buf[SIZE][SIZE];
    int n = 2;

    printf("Normal addresses:\r\n");
    for(int i = 0; i < SIZE; i++)
    {
        for(int j = 0; j < SIZE; j++)
        {
            printf("%p\t", &buf[i][j]);
        }
        printf("\r\n");
    }
    char (*start)[SIZE] = &buf[0];
    printf("Read:\n\r");
    for(int i = 0; i < n; i++)
    {
        for(int j = 0; j < n; j++)
        {
            printf("%p\t", (*(start+i)+j));  
        }
        printf("\r\n");
    }

}