面试题：C语言多维数组名与指针在复杂场景下的行为剖析

Question

在C语言中，考虑如下代码片段： ```c #include <stdio.h> void func(int (*p)[3]) { // 在这里进行操作，使得数组a的所有元素加1 } int main() { int a[2][3] = {{1, 2, 3}, {4, 5, 6}}; func(a); for (int i = 0; i < 2; i++) { for (int j = 0; j < 3; j++) { printf("%d ", a[i][j]); } printf("\n"); } return 0; } ``` 请完善 `func` 函数，要求通过对指针 `p` 的操作来实现对二维数组 `a` 所有元素加1的功能。同时，请深入分析在函数调用过程中，数组名 `a` 到指针 `p` 的转换细节，以及函数内部指针操作与原数组之间的内存映射关系。

Answer 1

void func(int (*p)[3]) {
    for (int i = 0; i < 2; i++) {
        for (int j = 0; j < 3; j++) {
            p[i][j]++;
        }
    }
}

数组名 a 到指针 p 的转换细节

在C语言中，当数组名作为函数参数传递时，数组名会自动转换为指向数组首元素的指针。对于二维数组 int a[2][3]，数组名 a 转换为 int (*)[3] 类型的指针，它指向一个包含3个 int 型元素的数组。

具体来说，a 本身是一个指向 int [3] 数组的指针，即 a 的类型是 int (*)[3]。在函数调用 func(a) 时，将 a 的值（即指向二维数组首行的指针）传递给函数 func 的参数 p，p 同样是 int (*)[3] 类型的指针，它指向了和 a 相同的内存位置。

函数内部指针操作与原数组之间的内存映射关系

在函数 func 内部，p 指向了二维数组 a 的首行。p[i][j] 这种写法等同于 *(*(p + i) + j)。

• p + i：由于 p 是 int (*)[3] 类型的指针，p + i 会根据 int [3] 数组的大小进行偏移，即偏移量为 i * sizeof(int [3])，这样就指向了第 i 行的 int [3] 数组。
• *(p + i)：解引用 p + i，得到第 i 行的 int [3] 数组的首地址，此时类型变为 int *。
• *(p + i) + j：在 int * 类型的指针基础上，再偏移 j 个 int 大小的位置，即指向第 i 行第 j 列的元素。
• *(*(p + i) + j)：最终解引用得到该位置的元素值，对其进行加1操作，就直接修改了原二维数组 a 对应位置的元素值。所以函数内部对 p 的操作会直接影响原数组 a 的内容，因为它们指向同一块内存区域。