面试题：C++ 中数组指针与指针数组的深入剖析及应用

数组指针

定义：数组指针是一个指针，它指向一个数组。
声明方式：type (*pointer_name)[array_size];，例如 int (*ptr)[3]; 表示 ptr 是一个指向包含 3 个 int 类型元素的数组的指针。
内存布局：数组指针本身占用一个指针大小的内存空间（通常在 32 位系统为 4 字节，64 位系统为 8 字节），它指向的数组在内存中是一块连续的内存区域，数组元素按顺序存储。

指针数组

定义：指针数组是一个数组，数组的每个元素都是一个指针。
声明方式：type *array_name[array_size];，例如 int *arr[3]; 表示 arr 是一个包含 3 个 int 类型指针的数组。
内存布局：指针数组本身占用 array_size 个指针大小的内存空间，每个指针可以指向不同的内存地址，这些地址所指向的数据在内存中不一定是连续的。

二维矩阵操作场景分析

使用数组指针更合适的情况

当二维矩阵的行数和列数在编译时就确定，并且矩阵的数据在内存中需要连续存储以提高缓存命中率，适合使用数组指针。例如，图像处理中固定尺寸的图像矩阵。

#include <iostream>
void processMatrixWithArrayPointer(int (*matrix)[3], int rows) {
    for (int i = 0; i < rows; ++i) {
        for (int j = 0; j < 3; ++j) {
            matrix[i][j] *= 2;
        }
    }
}
int main() {
    int matrix[2][3] = { {1, 2, 3}, {4, 5, 6} };
    processMatrixWithArrayPointer(matrix, 2);
    for (int i = 0; i < 2; ++i) {
        for (int j = 0; j < 3; ++j) {
            std::cout << matrix[i][j] << " ";
        }
        std::cout << std::endl;
    }
    return 0;
}

解释：这里 processMatrixWithArrayPointer 函数接受一个指向包含 3 个 int 的数组的指针，因为矩阵列数固定为 3 且数据连续存储，操作起来效率较高。

使用指针数组更合适的情况

当二维矩阵的行数在运行时确定，或者每行的长度可能不同时，适合使用指针数组。例如，存储不同长度字符串的二维数组。

#include <iostream>
void processMatrixWithPointerArray(int **matrix, int rows) {
    for (int i = 0; i < rows; ++i) {
        for (int j = 0; j < i + 1; ++j) {
            matrix[i][j] *= 2;
        }
    }
}
int main() {
    int *matrix[3];
    matrix[0] = new int[1];
    matrix[1] = new int[2];
    matrix[2] = new int[3];
    matrix[0][0] = 1;
    matrix[1][0] = 2; matrix[1][1] = 3;
    matrix[2][0] = 4; matrix[2][1] = 5; matrix[2][2] = 6;
    processMatrixWithPointerArray(matrix, 3);
    for (int i = 0; i < 3; ++i) {
        for (int j = 0; j < i + 1; ++j) {
            std::cout << matrix[i][j] << " ";
        }
        std::cout << std::endl;
        delete[] matrix[i];
    }
    return 0;
}

解释：processMatrixWithPointerArray 函数接受一个二级指针，因为每行长度不同，指针数组能灵活指向不同长度的内存区域。注意在使用完后需要手动释放内存。

星途面试题库