第五章：C++中的数组与指针关系

第五章：C++中的数组与指针关系

C++中的数组与指针关系

在C++中，数组和指针之间有着密切的关系。数组名本身就是一个指向数组首元素的指针，而指针可以用来访问和操作数组元素。本文将深入探讨C++中数组与指针之间的关系，包括指针与一维数组、二维数组之间的转换，并结合丰富的代码示例和实际案例来帮助您更好地理解这个关系。

数组与指针

在C++中，数组名即代表一个指向数组首元素的指针。使用指针可以访问数组元素或进行其他操作。

以下是一个简单的示例，演示了指针如何与一维数组交互：

int numbers[5] = {
    
    2, 4, 6, 8, 10};
int* ptr = numbers;

cout << "第一个元素：" << *ptr << endl; // 输出第一个元素：2
cout << "第三个元素：" << *(ptr + 2) << endl; // 输出第三个元素：6

上述代码中，我们创建了一个整数数组numbers并初始化它。然后，声明了一个指向numbers数组首元素的指针ptr。通过*ptr我们可以获取到指针所指向的元素值，通过*(ptr + 2)我们可以获取到指针指向的元素偏移2的值。

我们还可以使用指针来遍历整个数组：

int* ptr = numbers;
for (int i = 0; i < 5; i++) {
    
    
    cout << *ptr << " ";
    ptr++;
}

上述代码中，我们将指针ptr初始化为numbers数组首元素的地址，然后通过递增指针ptr并输出指针所指向的值来遍历整个数组。

指针与一维数组之间的转换

在C++中，数组名可以被解释为指向数组首元素的指针。这种特性使得我们可以使用指针操作数组内容，反之亦然。

以下是一个示例，展示了数组和指针之间的相互转换：

int numbers[] = {
    
    2, 4, 6, 8, 10};
int* ptr = numbers;

cout << ptr[0] << endl; // 输出第一个元素：2
cout << numbers[1] << endl; // 输出第二个元素：4

ptr[2] = 12; // 修改第三个元素的值为12
cout << numbers[2] << endl; // 输出修改后的值：12

上述代码中，我们声明了一个整数数组numbers并初始化它。然后，我们声明一个指针ptr并将其设置为numbers数组首元素的地址。接下来，我们通过ptr[0]和numbers[1]访问相同的元素。最后，通过ptr[2] = 12修改了第三个元素的值，并通过numbers[2]验证修改结果。

指针与二维数组之间的转换

在C++中，二维数组实际上是连续内存空间的一维数组。通过指针运算，我们可以将二维数组视为一维数组来进行访问和操作。

以下是一个示例，展示了指针如何与二维数组交互：

int matrix[3][4] = {
    
    
    {
    
    1, 2, 3, 4},
    {
    
    5, 6, 7, 8},
    {
    
    9, 10, 11, 12}
};

int* ptr = &matrix[0][0];

cout << ptr[0] << endl; // 输出第一个元素：1
cout << *(ptr + 5) << endl; // 输出第二行第二个元素：6

上述代码中，我们声明了一个整数二维数组matrix并初始化它。然后，我们使用指针ptr将其设置为matrix数组首元素的地址。通过ptr[0]和*(ptr + 5)我们可以访问同样的元素。

实际案例

让我们看一个更复杂的实例，结合指针与二维数组的转换问题：

const int ROWS = 3;
const int COLS = 4;

int matrix[ROWS][COLS];

// 使用指针遍历和填充二维数组
int* ptr = &matrix[0][0];
for (int i = 0; i < ROWS * COLS; i++) {
    
    
    *ptr = i;
    ptr++;
}

// 使用指针遍历和输出二维数组
ptr = &matrix[0][0];
for (int i = 0; i < ROWS; i++) {
    
    
    for (int j = 0; j < COLS; j++) {
    
    
        cout << *ptr << " ";
        ptr++;
    }
    cout << endl;
}

上述代码中，我们使用matrix数组的首元素地址初始化了指针ptr。然后，在一个循环中，我们使用指针来填充整个二维数组。接着，再次使用指针从头到尾遍历并输出整个二维数组。

输出结果如下：

0 1 2 3 
4 5 6 7 
8 9 10 11