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  • C++中的指针和数组

     

    -------------------------------------------Section 0 前言-------------------------------------------
    写个简单的yuv读取的库,卡在多维数组动态分配的问题上。唉,还是C基本功不扎实,于是花了一下午时间,算是给自己有了点交代。参考《C专家编程》。水平有限,欢迎看客指正。


    -------------------------------------------Section 1 左值与右值-------------------------------------
    编译器为每个变量分配一个地址(左值),该地址在编译时可知,且变量在运行时一直存于该地址。存于该地址的变量的值(右值)只有在运行时可知。因此,编译器如果需要一个地址来执行某种操作,它可以直接进行操作,如果需要一个变量的值,它需要发出指令从指定地址中读入变量值并存于寄存器中。到这里,可以理解作为一个指针变量,它本身的地址是左值,它变量的值(即指向的地址值)为右值。所以指针首先需要在运行时取得它的当前值,然后才能对它进行解除引用操作。

    数组名是一个左值,即内存中的位置。但数组名是一个不可修改的左值,即不可被赋值。
               int main()
               {
                int a[3] = {0};
                int b    = 1;
                a = &b; //ERROR: “=” : 左操作数必须为 l 值。
                return 0;
               }

    -----------------------------------------Section 2 数组与指针的不同---------------------------------
    一个例子:
               int main()
               {
                char arr[4] = "abc";                       // Note 1
                //char arr[4] = {'a', 'b', 'c', '\0'};         // Note 2
                char *ptr   = "ABC";                       // Note 3

                //ptr+1 = &arr[2];                           // Note 4

                printf("arr: %x, %x, %x %x \n", &arr, &arr[0], &arr[1]);   //Note 5
                printf("ptr: %x, %x, %x %x \n", &ptr, &ptr[0], &ptr[1]);
                return 0;
               }
    Note 1&2等价定义,其结构如下:
                a    b    c    \0
               [__] [__] [__] [__]
              12fed4 +1   +2   +3

    Note 3结构如下
              42703c      A    B    C    \0
               [__]      [__] [__] [__] [__]
              12fec8    42703c +1   +2   +3

    Note 4复习一下Section 1。显然的错误,因为p+1首先需要知道p的值(右值),只有在运行时刻才能得到,编译时刻就希望对其所在的地址进行赋值显然错误。

    Note 5验证Note1和3,运行结果如下:
               arr: 12fed4, 12fed4, 12fed5
               ptr: 12fec8, 42703c, 42703d
    可以发现,arr的地址(左值)的结果与数组中首元素的地址一致,而ptr的变量值(右值)与数组的首元素地址一致。

    因此对一个数组中的元素进行引用,c=arr[i]和c=ptr[i]都能够取出相应数组中的第i个元素。但要注意这两个操作的过程完全不同:
                             c = arr[i];                         c = ptr[i];
                                                          1:取地址12fec8的内容,即42703c
                       1 取出i的值与12fed4相加            2:取出i的值与42703c相加
                       2 取地址(12fed4+ i)的内容          3:取地址(42703c+i)的内容
                      
    得到结论:尽管c=arr[i]和c=ptr[i]用同样的形式完成了同样的功能,但绝不可以混用。注意数组原始的声明方式,如果原始声明为数组式的,那么对其元素的引用要使用数组形式,反之亦然。
    文件1中:
        int array[100];
    文件2中:
        extern int *array;
        array[50] = 3;  //知道这句为什么错了吧?

    -----------------------------------------Section 3 数组与指针的相同----------------------------------
    传说有三种情况下,数组名会被当作指针。

    1 “表达式中的数组名”就是指针
                int a[10], *p, i;
                p = a;  //here

    2 数组下标就是指针的偏移量
    以下语句功能一致,但需注意实现的过程不一样(Section 2):
                a[i] = 0;
                p[i] = 0;
                *(p+i) = 0;

    3 函数形参中的数组名被当作指向第一个元素的指针
    以下三种函数声明的形式是等同的:
                my_function(int *p) {...}
                my_function(int p[]) {...}
                my_function(int p[100]) {...}
    对my_function函数的调用,无论实参是数组还是指针,都是合法的。

    ----------------------------------------------Section 4 多维数组-------------------------------------
    首先理解一个简单的多维数组:
               int main()
               {
                int apricot[2][3][5];
                int (*p)[3][5] = apricot;  // 别忘记“表达式中的数组名”就是指针
                int (*r)[5]    = apricot[1];
                int *t         = apricot[1][2];
                int u          = apricot[1][2][3];
                return 0;
               }
    根据数组下标规则不难理解,apricot[i][j][k]将被编译器解析为(*(*(apricot+i)+j)+k)。而且多维数组在内存中的布局是线性形式的,所以可以得到apricot[i][j][k]可以通过计算*(&apricot + i*3*5 + j*5 + k)得到。

    另一种实现方法是使用指针数组或指针的指针。这种方式的特点是灵活,并且可以实现动态分配多维数组。
               char *pea[4];
               char **pea;
    仍然可以通过pea[i][j]来引用其中的变量以及上述的内存位置计算方法(注意是否满足连续线性内存布局)。但这时需要注意的是对这种变量的初始化工作有一点技巧性,因为需要保证指针在后续的使用过程中都是合法的。常用方法是循环malloc
               for(j = 0; j < 4; j++)
                pea[j] = malloc[6];
    或一次性malloc一整块数据,然后用循环将指针指向各个区域:
               malloc(row * column * sizeof(char));

    最后来两个我的yuvlib里的子程序,看懂了指针就过关了。
                ************************************************************************
                * \brief
                *    Allocate 2D memory array -> unsigned char array2D[rows][columns]
                *
                * \par Output:
                *    memory size in bytes
                ************************************************************************/
               int get_mem2D(byte ***array2D, int rows, int columns)
               {
                int i;
              
                if((*array2D      = (byte**)malloc(rows*sizeof(byte*))) == NULL)
                 exit(2);
                if(((*array2D)[0] = (byte* )malloc(columns*rows*sizeof(byte ))) == NULL)
                 exit(2);
              
                for(i=1;i<rows;i++)
                 (*array2D)[i] = (*array2D)[i-1] + columns ;
              
                return rows*columns;
               }
              
               /*!
                ************************************************************************
                * \brief
                *    free 2D memory array
                *    which was alocated with get_mem2D()
                ************************************************************************
                */
               void free_mem2D(byte **array2D)
               {
                 if (array2D)
                 {
                   if (array2D[0])
                     free (array2D[0]);
                   else exit(6);
              
                   free (array2D);
                 } else
                 {
                   exit(6);
                 }
               }

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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/yxnchinahlj/p/1967192.html
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