C / C ++multidimensional array内部
我有一个关于C / C ++如何在内部存储使用符号foo[m][n]声明的multidimensional array的问题。 我不质疑纯指针指针等…我是问，因为速度的原因…
纠正我，如果我错了，但语法上foo是一个指针数组，它们自己指向一个数组
int foo[5][4] *(foo + i) // returns a memory address *( *(foo + i) + j) // returns an int
我从很多地方听说过，C / C ++编译器在后台将foo[m][n]转换为一维数组（用i * width + j计算所需的一维索引）。 但是，如果这是真的，那么以下将成立
*(foo + 1) // should return element foo[0][1]
因此，我的问题是： foo[m][n]是否（总是）作为一个一维数组存储在内存中？ 如果是这样，为什么上面的代码工作如图所示。
是的，C / C ++将多维（矩形）数组存储为连续的内存区域。 但是，你的语法是不正确的。 要修改元素foo[0][1] ，以下代码将起作用：
*((int *)foo+1)=5;
显式转换是必要的，因为foo+1 &foo[1]是完全一样的，与foo[0][1]并不完全相同。 *(foo+1)是指向平坦内存区域中第五个元素的指针。 换句话说， *(foo+1)基本上是foo[1]而**(foo+1)是foo[1][0] 。 这里是如何为你的二维数组布局内存：
一个二维数组：
int foo[5][4];
只不过是一个数组的数组：
typedef int row[4]; /* type "row" is an array of 4 ints */ row foo[5]; /* the object "foo" is an array of 5 rows */
这里没有指针对象，无论是显式的还是隐式的。
数组不是指针。 指针不是数组。
常常引起混淆的是，在大多数情况下，数组expression式被隐式转换为指向其第一个元素的指针。 （另外一个规则是，看起来像一个数组参数声明实际上是一个指针声明，但是在这个例子中不适用。）一个数组对象是一个数组对象; 声明这样一个对象不会创build任何指针对象。 引用一个数组对象可以创build一个指针值 （数组的第一个元素的地址），但是没有指针对象存储在内存中。
数组对象foo作为5个连续的元素存储在内存中，其中每个元素本身是一个由4个连续的int元素组成的数组; 整个事情因此被存储为20个连续的int对象。
索引操作符是根据指针运算来定义的; x[y]相当于*(x + y) 。 通常，左操作数将是指针expression式或数组expression式; 如果它是一个数组expression式，则该数组将隐式转换为一个指针。
所以foo[x][y]相当于*(foo[x] + y) ，这相当于*(*(foo + x) + y) 。 （请注意，不需要强制转换。）幸运的是，您不必这样写， foo[x][y]更容易理解。
请注意，您可以创build一个可以使用相同的foo[x][y]语法访问的数据结构，但是其中foo实际上是指向int指针的指针。 （在这种情况下，每个[]运算符的前缀已经是一个指针expression式，并且不需要被转换）。但是要做到这一点，你必须声明foo作为指针指针 – INT：
int **foo;
然后分配和初始化所有必要的内存。 这比int foo[5][4]更灵活，因为您可以dynamic地确定每行的行数和大小（甚至存在）。
comp.lang.c FAQ的第6部分很好地解释了这一点。
编辑：
为了回应Arrakis的评论，重要的是要记住types和表示之间的区别。
例如，这两种types：
struct pair { int x; int y;}; typedef int arr2[2];
很可能在内存中有相同的表示forms（连续的两个int对象），但访问这些元素的语法是完全不同的。
同样，typesint[5][4]和int[20]具有相同的内存布局（20个连续的int对象），但访问元素的语法不同。
你可以像((int*)foo)[10] foo[2][2]那样访问foo[2][2] （把二维数组看作是一维数组）。 有时这样做是有用的，但严格来说，行为是不确定的。 你可能会放弃它，因为大多数C实现不做数组边界检查。 另一方面，优化编译器可以假设你的代码的行为是被定义的，如果没有的话就会产生任意的代码。
C数组（甚至是multidimensional array）是连续的，也就是说int [4][5]的数组在结构上等同于int [20]types的数组。
但是，根据C语言的语义，这些types仍然是不相容的。 特别是下面的代码违反了C标准：
int foo[4][5] = { { 0 } }; int *p = &foo[0][0]; int x = p[12]; // undefined behaviour - can't treat foo as int [20]
原因是C标准是（可能有意）措辞使得边界检查实现成为可能：由于p是从types为int [5] foo[0]派生的，所以有效索引必须在范围0..5 （如果实际访问元素，则为0..4 ）。
许多其他编程语言（Java，Perl，Python，JavaScript等）使用锯齿形数组来实现multidimensional array。 在C中通过使用指针数组也是可能的：
int *bar[4] = { NULL }; bar[0] = (int [3]){ 0 }; bar[1] = (int [5]){ 1, 2, 3, 4 }; int y = bar[1][2]; // y == 3
但是，锯齿状的数组不是连续的，指向的数组不需要大小一致。
由于将数组expression式隐式转换为指针expression式，因此索引锯齿形和非锯齿形数组看起来是相同的，但是实际的地址计算将会非常不同：
&foo[1] == (int (*)[5])((char *)&foo + 1 * sizeof (int [5])) &bar[1] == (int **)((char *)&bar + 1 * sizeof (int *)) &foo[1][2] == (int *)((char *)&foo[1] + 2 * sizeof (int)) == (int *)((char *)&foo + 1 * sizeof (int [5]) + 2 * sizeof (int)) &bar[1][2] == (int *)((char *)bar[1] + 2 * sizeof (int)) // no & before bar! == (int *)((char *)*(int **)((char *)&bar + 1 * sizeof (int *)) + 2 * sizeof (int))
int foo[5][4];
foo不是一个指针数组; 它是一个数组的数组。 下图将有所帮助。
