系统梳理 C++ 数组、指针的类型表示

一、分类

1.1. 已知大小的数组(位于栈上)

	一维	二维	三维
变量声明	int a[5]	int b[3][4]	int c[2][3][4]
类型名	int[5]	int[3][4]	int[2][3][4]
占用空间	5 * sizeof(int)	3 * 4 * sizeof(int)	2 * 3 * 4 * sizeof(int)

1.2. 动态数组(位于堆上)

	一维	二维	三维
变量声明	int* a	int** b	int*** c
类型名	int*	int**	int***
占用空间	sizeof(size_t)	sizeof(size_t)	sizeof(size_t)
描述	指向 {int, int, ...} 的第一个元素的指针	指向 {int*, int*, ...} 的第一个元素的指针	指向 {int**, int**, ...} 的第一个元素的指针
释放内存	delete[] a;	for (i) delete[] b[i];	for (i) for (j) delete[] c[i][j];

省略号表示仅靠类型名无法确定数组的长度

1.3. 复合

二维

变量声明	int (*p)[5]	int *p[5]
类型名	int (*)[5]	int *[5]
本质	指针	数组 (大小: 5)
占用空间	1 * sizeof(size_t)	5 * sizeof(size_t)
描述	指向 {int[5], int[5], ...} 的第一个元素的指针	指向{int*, int*, int*, int*, int*}的第一个元素的指针

三维

变量声明	int (*p)[2][3]	int *p[2][3]
类型名	int (*)[2][3]	int *[2][3]
本质	指针	数组 (大小: 2 * 3)
占用空间	1 * sizeof(size_t)	2 * 3 * sizeof(size_t)
描述	指向 {int[2][3], int[2][3], ...} 的第一个元素的指针	指向{{int*, int*, int*}, {int*, int*, int*}, ...}的第一个元素的指针

隐式转换

由于数组可以看作是指针的一种特例, 因此数组可以隐式转换为指针 例如:

• int [5] 可以隐式转换为 int*
• int [3][5] 可以隐式转换为 int*[5]
• 但 int [3][5] 不能隐式转换为 int(*)[5]
• int [5][2][3] 可以隐式转换为 int*[2][3]

二、规则与理解

2.1. 拆解规则

• foo [n] bar 相当于有 n 个 foo bar 组成的数组
• foo * bar 相当于指向 foo bar 构成的数组的指针

2.2. 运算规则

• 小括号 包围的有限拆解
• 方括号 优先级高于 星号
• 相同运算优先级, 则从中间向外拆解

2.3. 实例解析

按照此规则, 就可以用置换原理来很容易地理解数组的类型表示:

1. int[2][3] (中间向外拆解)
   = (int) [2] ([3]) $foo=int, n=2, bar=[3]$
   = { int[3], int[3] }

2. int** (中间向外拆解)
   = (int) * (*) $foo=int, bar=*$
   = {int*, int*, ...}

3. int(*)[5] (小括号改变运算顺序, 先拆解星号) $foo=int, bar=[5]$
   = { int[5], int[5], ... }

4. int*[5] (原有顺序, 先拆解方括号) $foo=int*, n=5$
   = { int*, int*, int*, int*, int* }

5. int (*)[2][3] (小括号改变运算顺序, 先拆解星号) $foo=int, bar=[2][3]$
   = { int[2][3], int[2][3], ... }

6. int *[2][3] (原有顺序, 先拆解方括号, 中间向外拆解) $foo=int*, n=2, bar=[3]$
   = { int*[3], int*[3] } (原有顺序, 先拆解方括号) $foo=int*, n=3$
   = { {int*, int*, int*}, {int*, int*, int*} }

7. int *(*)[3] (小括号改变运算顺序, 先拆解星号) $foo=int*, bar=[3]$
   = { int *[3], int *[3], ... } (原有顺序, 先拆解方括号) $foo=int*, n=3$
   = { {int*, int*, int*}, {int*, int*, int*}, ... }

注意

可以观察到 int *[2][3] 其实是 int *(*)[3] 的一个特例。
换句话说 int *[2][3] 可以隐式转换为 int *(*)[3]。