C语言指针数组与多元素内存指针的访问差异问题

你的认知偏差首先来自对两个对象类型的误判，二者存储的内容、内存结构完全不同：

• int *obj1[N]; 是标准的指针数组：本质是长度为N的数组，内存直接在栈/静态存储区分配，总大小为N * sizeof(int*)。数组的每个元素都是int*类型（指向int的指针），每个元素可以独立指向任意位置的int变量，不需要保证指向的int变量内存连续。
• 你实现的int *obj2; obj2 = malloc(N*sizeof(int)) 本质是单级int指针：obj2本身是一个仅占一个指针宽度的变量，指向堆上申请的连续内存块的首地址。你申请的内存块总大小为N * sizeof(int)，每个内存槽位存储的是int类型的整数值，不是指针。

C语言中下标运算符[]的语义是固定的：a[i] 100%等价于*(a + i)，差异完全来自两个对象的类型不同，结合运算符优先级（[]优先级高于单目*）就能完全解释：

1. 对obj1来说：
   obj1作为数组名，在表达式中会退化为指向数组首元素的指针，首元素类型是int*，因此obj1[i]取到的是数组第i个元素，类型仍然是int*（一个内存地址）。要拿到这个地址存储的实际int值，必须额外做一次解引用，也就是*obj1[i]（等价于*(obj1[i])）。
2. 对你当前实现的obj2来说：
   obj2本身是int*类型，指向堆上int数组的首元素，因此obj2[i]等价于*(obj2 + i)，直接取到的就是第i个槽位存储的int值，自然不需要额外解引用。

如果你真的要让obj2实现和obj1一样存储一组int指针的效果，需要修改为二级指针写法，此时访问逻辑就和obj1完全一致：

// 指向int*类型的指针，用来存指针数组的首地址
int **obj2;
// 申请N个int*大小的堆内存，每个槽位存int指针
obj2 = malloc(N * sizeof(int*));
// 此时访问第i个指针指向的值，同样需要解引用
val = *obj2[i];

以64位系统、N=2为例：

• obj1的内存布局：
  栈区连续16字节（2个8字节指针）：
  +0偏移：存第一个int指针，比如0x7fff00（指向其他位置的int值123）
  +8偏移：存第二个int指针，比如0x7fff08（指向其他位置的int值456）
  两个指针指向的int值不需要连续，obj1[0]拿到的是地址0x7fff00，必须解引用才能拿到123。
• 你当前实现的obj2的内存布局：
  栈区8字节存obj2本身的值，也就是堆内存首地址0x123400；
  堆区连续8字节（2个4字节int）：
  +0偏移：直接存int值123
  +4偏移：直接存int值456
  obj2[0]直接偏移计算后解引用拿到123，不需要额外操作。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者hijit