一篇介绍C语言中二级指针和二维数组的文章

我们知道C语言中指针也就是内存地址，指针变量是用来存放内存地址的变量。那么二级指针就是存放的指针的内存地址。int **arr 可以理解为一个二维数组的动态表示。它通常用于创建动态分配的二维数组，允许在运行时根据需要分配和管理内存。以下用一个例子和三个疑问来剖析二级指针和二维数组。

示例：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main() {
    int rows = 3, cols = 4;
    // Step 1: 分配行指针数组
    int **arr = (int **)malloc(rows * sizeof(int *));
    
    // Step 2: 为每一行分配内存
    for (int i = 0; i < rows; i++) {
        arr[i] = (int *)malloc(cols * sizeof(int));
    }
    // 填充数组
    for (int i = 0; i < rows; i++) {
        for (int j = 0; j < cols; j++) {
            arr[i][j] = i * cols + j + 1; // 填充示例数据
        }
    }
    // 打印数组
    for (int i = 0; i < rows; i++) {
        for (int j = 0; j < cols; j++) {
            printf("%d ", arr[i][j]);
        }
        printf("\n");
    }
    // 释放内存
    for (int i = 0; i < rows; i++) {
        free(arr[i]); // 释放每一行的内存
    }
    free(arr); // 释放行指针数组
    return 0;
}

一、搞懂：真正的二维数组 vs 二级指针

真正的二维数组（栈上），它本质是：一维数组套一维数组。

int arr[3][4];

内存是一整块连续的

1\]\[2\]\[3\]\[4\]\[5\]\[6\]\[7\]\[8\]\[9\]\[10\]\[11\]\[12

用 malloc + int** 写的，内存不是连续的，结构是这样：

arr → 指针0 → 1234

指针1 \] → \[5\]\[6\]\[7\]\[8

指针2 \] → \[9\]\[10\]\[11\]\[12

• arr 是一个指针，指向3 个指针
• 这 3 个指针，每个又指向4 个 int
• 所以可以用 arr[i][j]

二、为啥arrij == *(*(arr + i) + j)

在 C 语言中，数组下标运算 a[b] 被定义为 *(a + b)。

在表达式中，数组名通常会退化为指向首元素的指针，因此 a[0] == *a 成立。

但需要注意：数组名本身不是指针，且该规则成立的前提是指针运算合法。

通过一步步运算我们可以得到arrij == *(*(arr+i)+j)

(arri)j --> *(arri +j) --> *(*(arr+i)+j)

含义：

• arr+i → 找到第 i 行指针
• *(arr+i) → 拿到第 i 行地址
• *(arr+i)+j → 第 i 行第 j 列元素地址
• *(*(arr+i)+j) → 取出元素

三、为啥free先free每行再free掉arr

现在的结构是:

arr → 存了3个指针

指针0 → 一行数据

指针1 → 一行数据

指针2 → 一行数据

所以释放顺序必须是：

1. 先把3 行数据分别 free 掉
2. 再 free 掉 arr 自己

如果先 free (arr)，那三行数据的地址就丢了，变成内存泄漏。