c - 理解 C 中的二维数组

Question

我尝试使用以下源代码的目的是深入了解二维数组(表)在 C 中的工作原理。下面的代码可能看起来很多，但正如您所看到的，它只是简单的打印和赋值。

代码:

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <ctype.h>
#include <stdlib.h>

int main(int argc, char* argv[]){

char** as = (char **)malloc(2 * sizeof(char *));
for (int i=0; i<2; i++){
    as[i] = (char *)malloc(3 * sizeof(char));
} 

strcpy(&as[0][0],"a");
strcpy(&as[0][1],"b");
strcpy(&as[0][2],"c");
strcpy(&as[1][0],"aa");
strcpy(&as[1][1],"bb");
strcpy(&as[1][2],"cc");

printf("as[0][0] <%s>\n",&as[0][0]);
printf("as[0][1] <%s>\n",&as[0][1]);
printf("as[0][2] <%s>\n",&as[0][2]);
printf("as[1][0] <%s>\n",&as[1][0]);
printf("as[1][1] <%s>\n",&as[1][1]);
printf("as[1][2] <%s>\n",&as[1][2]);

for (int i=0; i<2; i++){
    free(as[i]);
}
free(as);

/*************** PART 2 **********************/
as = (char **)malloc(2 * sizeof(int));
for (int i=0; i<2; i++){
    as[i] = (char *)malloc(3 * sizeof(int));
} 

printf("enter:as[0][0]: "); scanf("%s",&as[0][0]); // Input: a
printf("enter:as[0][1]: "); scanf("%s",&as[0][1]); // Input: b
printf("enter:as[0][2]: "); scanf("%s",&as[0][2]); // Input: c
printf("enter:as[1][0]: "); scanf("%s",&as[1][0]); // Input: aa
printf("enter:as[1][1]: "); scanf("%s",&as[1][1]); // Input: bb
printf("enter:as[1][2]: "); scanf("%s",&as[1][2]); // Input: cc

printf("as[0][0] <%s>\n",&as[0][0]);
printf("as[0][1] <%s>\n",&as[0][1]);
printf("as[0][2] <%s>\n",&as[0][2]);
printf("as[1][0] <%s>\n",&as[1][0]);
printf("as[1][1] <%s>\n",&as[1][1]);
printf("as[1][2] <%s>\n",&as[1][2]);

for (int i=0; i<2; i++){
    free(as[i]);
}
free(as);

return 0;
}

我排除的结果类似于左侧的选项卡，但我进入 ./a.out 的结果是右侧的选项卡

as[0][0] <a>  }                           as[0][0] <abc>  }
as[0][1] <b>  }                           as[0][1] <bc>   }
as[0][2] <c>  }                           as[0][2] <c>    }
as[1][0] <aa> }  Excepted Result          as[1][0] <abcc> }  Final Result
as[1][1] <bb> }                           as[1][1] <bcc>  }
as[1][2] <cc> }                           as[1][2] <cc>   }

我的第一个想法是我没有正确使用 strcpy()。这就是为什么/PART2/存在于代码中，但给出相同结果的原因。

我知道有很多相同的问题主题解释了二维数组，我围绕上述主题进行了公平的研究。一个

Answer 1

首先:您实际上没有二维数组。

char** as = (char **)malloc(2 * sizeof(char *));
for (int i=0; i<2; i++){
    as[i] = (char *)malloc(3 * sizeof(char));
} 

这会分配一个一维数组，并将 as 指向它。然后，它为每个元素分配空间并将指向该空间的指针分配给该元素。所以你拥有的是一个一维数组，其中每个元素都是指向另一个一维数组的指针；我们称其为“2 级阵列”，但我不确定是否有更好的术语可用。

对于二维数组，您应该这样写:

char (*as)[2][3] = malloc(2 * 3 * sizeof(char));

但是，如果您希望数组保存字符串(如 char *)而不是单个字符，那么您的声明需要是:

char *(*as)[2][3] = malloc(2 * 3 * sizeof(char));

或者，您可以将原始代码更改为 char * 的 2 级数组:

char*** as = malloc(2 * sizeof(char **));
for (int i=0; i<2; i++){
    as[i] = malloc(3 * sizeof(char *));
} 

在这两种情况下，您还需要为字符串本身分配存储空间。而不是:

strcpy(&as[0][0],"a");

你可能应该使用:

 as[0][0] = strdup("a");

那么，您的代码究竟发生了什么才能为您提供所得到的结果？好吧，这里:

strcpy(&as[0][0],"a");
strcpy(&as[0][1],"b");
strcpy(&as[0][2],"c");
strcpy(&as[1][0],"aa");
strcpy(&as[1][1],"bb");
strcpy(&as[1][2],"cc");

如果 as 是一个 char **，那么 as[0] 是一个 char * 并且 as[0][0] 是一个简单的 char。然后您将获取它的地址并将整个字符串复制到它。充其量，这很奇怪；在最坏的情况下，尤其是对于最后一行，它是未定义的行为 - 因为您正在复制已分配数组的末尾。

即:

strcpy(&as[1][2],"cc");

您正在复制到 as[1] 的第 3 个和“第 4 个”字符(即位置 2 和 3)。但是你只分配了 3 个空间:

as[i] = (char *)malloc(3 * sizeof(char));

(事实上，上面另外两行也有同样的问题，因为复制字符串也会复制字符串末尾的“nul terminator”字节)。

当您打印字符串时，您打印了先前 strcpy 调用的结果。考虑一下，对于 as[0]:

strcpy(&as[0][0],"a");

好的，as[0] 现在包含“a”，在 as[0][0] 中表示为 'a' 并且'\0'，字符串终止符，在as[0][1]中。

strcpy(&as[0][1],"b");

现在，您在 as[0][1] 中有 'b' ，在 as[ 0][2]。

strcpy(&as[0][2],"c");

如前所述，这是无效的；但假设我们暂时忽略它，您最终会得到:

as[0][0] = 'a' as[0][1] = 'b' as[0][2] = 'c'

但是，现在您正在打印:

printf("as[0][0] <%s>\n",&as[0][0]);

...你说你期望“a”作为输出。但是，字符串 as[0] 包含“abc”(并且仅由于行为意外而以 nul 终止)，因此这就是您打印它时得到的结果。

澄清一下:

• as[0] 和as[1] 是字符串指针
• as[0][i]，对于任何i，是as[0]指向的字符串中的一个字符>/li>

当您获取字符串中某个字符的地址并将另一个字符串复制到该地址时，您将复制从该特定字符开始的包含字符串。