C语言中，a为一个二维数组，为什么(&a[0])[2] 与(&a[2])[0]输出的结果一样？

Question

int a[3][4]{ 1,2,3,8,55,89,7,8,9,10,11,12 };//定义一个3行4列的整型数组
cout << "(&a[0])[2] = " << (&a[0])[2] << endl;
cout << "(&a[2])[0] = " << (&a[2])[0] << endl;
cout << "(&a[0])[1] = " << (&a[0])[1] << endl;
cout << "(&a[1])[0] = " << (&a[1])[0] << endl;

Answer 1

在C语言中，二维数组a在内存中的存储方式是按行优先（row-major）的方式存储的，也就是说a[0]存放在内存的第一块地址上，紧接着a[1]、a[2]……以此类推。
(&a[0])[2] 表示的是a[0]指向的地址再往后偏移2个a[0]大小的位置，即移动了两个一维数组的位置，所以等价于指向a[2]这个一维数组，再经过下标访问(&a[2])[0]，即为a[2][0]。所以该表达式和(&a[2])[0]实际上访问的都是同一个内存地址上的值，因此输出结果相同。追问

“再经过下标访问(&a[2])[0]，即为a[2][0]”这句没理解，(&a[2])[0] 这个不应该是等于&a[2][0]吗

追答

实际上，(&a[2])[0] 和 &a[2][0] 在大多数情况下的确是相等的，因为它们都指向数组 a 的第三个元素。这是由于 C 语言中的数组是一段连续的内存空间，并且在内存中排列顺序是按照行优先的方式进行的。因此，在 (&a[2])[0] 中，&a[2] 其实是指向 a[2] 这个元素的指针，即第三个元素的地址，而 [0] 则从该地址开始，取出第一个元素，即 a[2][0]。
值得一提的是，虽然 (&a[2])[0] 和 &a[2][0] 在大多数情况下相等，但由于数组的内存分配方式并没有在标准中明确定义，因此在某些特殊情况下，这两个表达式可能会有所区别。因此，在编写程序时，应尽量避免使用类似于 (&a[2])[0] 这样的表达式，以保证程序的可移植性和正确性。

Answer 2

在C语言中，a是一个3行4列的整型二维数组。当您使用数组名a时，它会解引用为指向数组第一个元素（即&a[0][0]）的指针。在您的示例中，a是一个int[3][4]类型的数组，因此&a[0]将是一个指向数组a的第一行的指针，类型为(*int)[4]。

让我们一行一行地分析这些cout语句：

cout << "(&a[0])[2] = " << (&a[0])[2] << endl;: &a[0]是指向第一行的指针，类型为(*int)[4]。(&a[0])[2]表示向后移动两个int[4]类型的单位，即跳过前两行，指向第三行。因此，(&a[0])[2]等价于a[2]，它解引用为&a[2][0]。

cout << "(&a[2])[0] = " << (&a[2])[0] << endl;: &a[2]是指向第三行的指针，类型为(*int)[4]。(&a[2])[0]表示不移动任何单位，所以它仍然指向第三行。因此，(&a[2])[0]等价于a[2]，它解引用为&a[2][0]。

这就是为什么(&a[0])[2]和(&a[2])[0]输出的结果相同。它们都解引用为&a[2][0]，指向二维数组中第三行的第一个元素。

而对于(&a[0])[1]和(&a[1])[0]，它们分别解引用为&a[1][0]和&a[1][0]，指向二维数组中第二行的第一个元素，因此它们的输出结果也是相同的。

追问

“(&a[2])[0]表示不移动任何单位，所以它仍然指向第三行。因此，(&a[2])[0]等价于a[2]，”这句没看懂，如果仍然指向第三行，(&a[2])[0]应该等价于&a[2]吧？

追答

“(&a[2])[0]表示不移动任何单位，所以它仍然指向第三行。因此，(&a[2])[0]等价于a[2]”这句对是对，不过引出了更多的内容，a[2]是用数组的形式来表示a[3][4]的第三行，此处暂不理解可以跳过。
(&a[0])[2] 与(&a[2])[0]其实可以用大白话来解释，括号的作用是表示整行，(&a[0])[2] 就是第一行移两个单位的指针位置，(&a[2])[0]就是每三行不移的情况。