C++中多维数组与指针的地址及值相关疑问

int main()
{
    int A[2][2][2] =
    {
    {{1, 2}, {3, 4}},
    {{4, 5}, {5, 6}}
    };
    cout << A << endl; // 假设输出为400
    cout << *A << endl; // 400
    cout << **A << endl; // 400
    cout << ***A << endl; // 1

    cout << &A[0][1] << endl; // 408
}

疑问 #

数组与指针有诸多相似特性，我认为A是指向二维int数组的指针，指向地址400，解引用一次得到指向一维数组的指针仍指向400。现存在两个疑问：

• 普通指针解引用会得到指向地址存储的值，但多维数组并非如此？地址400存储的值是1，但A、*A、**A都输出400。
• 对于最后一行cout，A[0][1]是指向int的指针，解引用后得到地址408处的值3；但& A[0][1]输出408，该地址存储的是int值3，为何看起来像是存储指针类型？希望得到相关原理的解释。

原理解释 #

问题1：多维数组名的隐式转换逻辑

C++中数组名在绝大多数语境下会隐式转换为指向数组首元素的指针，但数组本身和指针并非同一事物，这点在多维数组中表现得更清晰：

• A是int[2][2][2]类型的三维数组，用cout输出时，它会自动转换成指向其首元素的指针（类型为int(*)[2][2]，即指向二维数组的指针），指向的地址是数组首元素的起始地址400，因此输出400。
• 解引用*A得到的是A的首元素，也就是int[2][2]类型的二维数组。这个二维数组名同样会隐式转换为指向其首元素的指针（类型为int(*)[2]，即指向一维数组的指针），而该一维数组的起始地址同样是400，所以输出还是400。
• 再解引用**A得到的是二维数组的首元素，也就是int[2]类型的一维数组。这个一维数组名又会自动转换成指向其首元素的指针（类型为int*），指向的起始地址依旧是400，因此输出400。
• 只有***A是对指向int的指针做解引用，直接取出地址400处存储的int值1，所以输出1。

普通指针解引用是直接取指向地址的内容，但多维数组的每一层解引用得到的还是数组类型，而数组名又会自动转成指针，因此才会出现多次解引用后输出地址的情况，本质和普通指针逻辑一致，只是多了数组到指针的隐式转换步骤。

问题2：&A[0][1]的类型与地址含义

首先纠正一个误解：A[0][1]不是指针，它是int[2]类型的一维数组。

• A[0]是三维数组的第一个元素（int[2][2]类型的二维数组），A[0][1]是这个二维数组的第二个元素（int[2]类型的一维数组），它的起始地址是408（因为A[0][0]包含两个int，占8字节，400+8=408）。
• 取&A[0][1]得到的是指向这个一维数组的指针（类型为int(*)[2]）。cout输出指针时只会打印其存储的地址值，也就是该一维数组的起始地址408，和这个地址里存储的int值3没有关系——指针的地址值就是它指向对象的起始位置，不管对象是int还是数组。

你觉得“像是存储指针类型”是混淆了指针的地址值和它指向的内容：&A[0][1]本身是一个指针，它的值是408，而408这个地址里存储的是int[2]数组的第一个元素3，两者是完全不同的概念。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者AZYZ