c++ - 为什么 A[i][j] 和 *((int*)A + i * n + j) 给出不同的输出？

Question

我正在学习 C++ 指针。我的导师提到*((int*)A + i * n + j)是另一种线性化 A[i][j] 的方法符号。我尝试在这个 main 函数中使用 2x4 2D 数组来测试它。

int main()
{
    int** A = new int* [100];
    for (int i = 0; i < 2; ++i)
    {
        A[i] = new int[100];
    }

    //assign value
    for (int i = 0; i < 2; ++i)
        for (int j = 0; j < 4; ++j)
            cin >> *((int*)A + i * 4 + j);
            //cin >> A[i][j]; //if I do this instead of the line above, I will get trash values in the output

    for (int i = 0; i < 2; ++i)
    {
        for (int j = 0; j < 4; ++j)
        {
            cout << *((int*)A + i * 4 + j) << " ";
        }
        cout << "\n";
    }
    
    for (int i = 0; i < 2; ++i)
       delete[] A[i];
    delete [] A;
}

示例输入:

1 2 3 4
5 6 7 8

我不明白为什么当我这样做

cin >> A[i][j];

然后

cout << *((int*)A + i * 4 + j) << " ";

它给了我垃圾值。这是否意味着我必须cin >> *((int*)A + i * 4 + j);如果我要cout << *((int*)A + i * 4 + j) << " "; ？

我的另一个问题是:为什么我必须显式转换 (int*) ？为什么不能(A + i * 4 + j) ？

Answer 1

你完全误解了老师想要告诉你的内容。他们的描述中的关键字是“符号”，但他们遗漏了一些重要的内容(我稍后会介绍)

首先，如果您的教练告诉您这样做:

*((int*)A + i * n + j)

质疑他们所说的一切。这种强制转换既没有必要，也不建议这样做，而且除了隐藏不良代码之外什么也做不了。如果 A 是正确的类型，那么执行此操作就足够了:

*(A + i*n + j)

如果它不是正确的类型，您可能一开始就不应该这样做(您刚刚发现)。

其次，您的讲师没有告诉您的是，这对于使用创意在单维数组的线性空间中建立人造多维数组很有用。索引。关键是单维数组。作案手法是这样的:

鉴于希望将 M 行 N 列的 2D 空间映射到 M*N 元素的 1D 空间，您可以这样做:

constexpr size_t M = 10;
constexpr size_t N = 5;

int A[M*N];
A[row * N + col] = value;

// equivalent to...
*(A + row * N + col) = value;

注意，row 应在 0...(M-1) 范围内，col 应在 0..(N-1) 范围内(包含在内) .

这个模型可以扩展到更多维度。例如，“3D”映射，L 表示板，M 表示行，N 表示列:

constexpr size_t L = 10;
constexpr size_t M = 8;
constexpr size_t N = 5;

int A[L*M*N];

A[slab * (M*N) + row * N + col] = value;

// equivalent to...
*(A + slab * (M*N) + row * N + col) = value;

其中 slab 在 0...(L-1) 范围内，row 在 0...(M-1) 范围内，最后col 的范围为 0...(N-1)。

您应该看到一个模式正在形成。只要您知道每个维度的限制，任何 native 单维数组都可以使用多维表示形式制造的下标进行索引，并且生成的索引不会破坏单维数组床。

大多数时候您不需要这样做，但有时它会派上用场，尤其是在 C++ 中，因为它缺乏 C 提供的运行时 VLA 支持。

因此，正确使用你的导师试图告诉你的内容应该是这样的:

#include <iostream>

int main()
{
    static constexpr size_t M = 2;
    static constexpr size_t N = 4;
    
    int *A = new int[M*N];
    
    //assign value
    for (size_t i = 0; i < M; ++i)
    {
        for (size_t j = 0; j < N; ++j)
            std::cin >> *(A + i * N + j);
    }

    for (size_t i = 0; i < M; ++i)
    {
        for (size_t j = 0; j < N; ++j)
            std::cout << *(A + i * N + j) << " ";
        std::cout << "\n";
    }
    
    delete [] A;
}