ポインタ変数とポインタのポインタ

質問

ポインタ変数の宣言
char *a[];
をしたとき僕の中では
a[0],a[1]...という、ある文字列A,B,C...の最初のアドレスを指すポインタが、配列になっているものを宣言していると理解していました。

しかしこの次に、ポインタのポインタが出てきました。僕はこれを、
ある変数を指し示すアドレスのアドレスである、と理解しました。

この2つは1つめはいくつかのアドレスを指し示すもの、2つ目は1つのアドレスを指し示すものであるとして、僕の中で異なったものであると理解していましたが、参考書「Ｃ標準コースウェア」によると
プログラムにおいて、関数でポインタ配列を受け取るときchar *p[]はchar **pとしてもよい
と書かれており、またその実例として、
（９－５）
#include <stdio.h>
void disp (char *p[],int n){
int i;
for (i= 1;i<n;i++){
printf("%s\n",p[i]);
}
}
int main(void){
char *girl[] = {"Arica","Candy","Lisa"};
disp (girl,sizeof(girl)/sizeof(girl[0]));
return 0;
}
というプログラムが書かれていました。
ここで一気に訳が分からなくなりました。
char *girl[] = {"Arica","Candy","Lisa"};
と宣言されているため、
girl[0]はAricaという文字列の最初のアドレスを指すポインタ、
*girl[0]はAricaという文字列を直接指し示していると解釈しています。
girlは{"Arica","Candy","Lisa"}という文字列の配列の最初のアドレスを指し示していると考えました。
sizeof(girl)を使った時に不思議なのですが、
girlはどのように配列の終わりを理解しているのでしょうか？
（配列の要素数を渡していない点が不思議です。）
また、
disp側が受け取ったのは*girl[]であり、いくつかのポインタの配列ですが、渡したものはgirlという要素数がないポインタ１つだけです。
そして最初の疑問が出てくるわけですが、*p[]を**pと書きかえてみると、
文字列のアドレスを示すgirlという名の1つのポインタを渡すと、pという名のポインタのポインタで受け取るというのも、よくわからなくなっています。
おそらくポインタ配列に対する理解がどこかでずれているようですが、自分でどこがわからないのかわからなくなっています。
どうかご教授ください。

回答No.3

noname#208507 · ベストアンサー

おそらく、実際に試してみるのが手っ取り早いでしょう。

> girlはどのように配列の終わりを理解しているのでしょうか？

コンパイラが配列サイズを知っています。下の test2.c をコンパイルしてみれば、コンパイラがサイズを知らない配列は sizeof できないことが分かると思います。

> 文字列のアドレスを示すgirlという名の1つのポインタを渡すと、
> pという名のポインタのポインタで受け取るというのも、
> よくわからなくなっています。

質問者さんご自身が、質問で引用されていた「関数でポインタ配列を受け取るとき」という部分が肝心です。

配列とポインタを、必ずしも同じように扱えるわけではありません。同じように扱える例を先に学ばれてしまったのが混乱の元になっていると思います。下の test1.cとtest3.c、および test1.cとtest4.c を分割コンパイル／リンクしたプログラムを実行して、比較してみてください。

そして test5.c をコンパイル／実行してみれば、関数の仮引数には実引数そのものではなく、コピーが渡されていることが分かると思います。ポインタの配列でも、ポインタのポインタであっても。「関数でポインタ配列を受け取るとき」char *p[]はchar **pとしてもよいのはこのためです。

// ----- test1.c -----
// （要 分割コンパイル）
char *boy[] = {"Dahl", "Dijkstra", "Hoare"};

// ----- test2.c -----
#include <stdio.h>
int main(void){
char *girl[] = {"Arica","Candy","Lisa"};
extern char *boy[];
printf("%zu\n", sizeof(girl)); // サイズは既知
printf("%zu\n", sizeof(boy)); // サイズ不明（コンパイルエラー）
return 0;
}

// ----- test3.c -----
// 配列に正常にアクセスするケース
#include <stdio.h>
int main(void){
extern char *boy[];
printf("%p\n", boy); // 配列の正しいアドレス
printf("%p\n", &boy); // 上と同一のアドレス
printf("%s\n", boy[0]);
return 0;
}

// ----- test4.c -----
// 配列をポインタと同様に扱うと問題を起こすケース
#include <stdio.h>
int main(void){
extern char **boy;
printf("%p\n", &boy); // ポインタ自身のアドレスと見なされる
printf("%p\n", boy); // 余分な評価で、不正なアドレスに
printf("%s\n", boy[0]); // メモリアクセス・エラー
return 0;
}

// ----- test5.c -----
// 配列、ポインタを関数の引数にした場合
#include <stdio.h>
char *girl[] = {"Arica","Candy","Lisa"};
void disp(char *array[], char **pointer){
printf("%p\n", array); // 配列の正しいアドレス
printf("%p\n", &array); // 仮引数 array のアドレス
printf("%p\n", pointer); // 配列の正しいアドレス
printf("%p\n", &pointer); // 仮引数 pointer のアドレス
printf("%s %s\n", array[0], pointer[0]);
}
int main(void){
disp(girl, girl);
return 0;
}

お礼

>コンパイラが配列サイズを知っています。
ありがとうございます。その事実は非常に考えさせられます。配列はメモリ上にあるときサイズの情報を持っていない->ない、という図式で考えていたのでコンパイラが関係しているとは思いませんでした。
test4.c
extern char **boy;
は関数以外が*boy[]を受け取るのに**boyでは無理だという説明のために使ったため、おかしく感じて当たり前ですよね？

test.5.cはある程度の理解ができるようになるましたが、やはり理解できない部分があるので図で説明しようと思います。

char *girl[] = {"Arica","Candy","Lisa"};で
*girl[0]= "Arica\0"
*girl[1]= "Candy\0"
*girl[2]= "Lisa\0"
を宣言し、それぞれの文字列の最初のポインタがgirl[0],girl[1],girl[2]に入ると考えています。
すなわち、
*girl[0]= "Arica\0"
↑girl[0]
*girl[1]= "Candy\0"
↑girl[1]
*girl[2]= "Lisa\0"
↑girl[2]
と考えています。（書いた後気づきましたが、空白が詰められますね。girl[0]girl[1],girl[2]はそれぞれの文字列の最初のアドレスを指し示しています。）
この図で考える限り、girl[0],girl[1],girl[2]は連続しておらず、
**pointerで受け取った場合、girlの最初のアドレスを受け取ってもgirl[1],girl[2]は離れているため推定することができないのではないかと思っています。
これが*array[]で受け取った場合であっても、アドレスをarrayという配列で受け取る、と考えれば理解できないこともないですが、girlは1つのポインタしか指していないので、やはりこれもおかしい、となります。

補足

すいません、お礼を書いた後に書き込んでいますが、girl[0],girl[1],girl[2]は連続していますね・・・。
図に引っ張られすぎてこんがらがっていました。
考えていたら、だいぶ納得できたように思います。

回答No.2

Tacosan

あ～, 「最初のアドレスを指すポインタ」って表現 (より狭くは「アドレスを指す」のところ) が微妙にあやしいのか.... 「最初の要素を指すポインタ」ならいいんだけど.

C において配列名は (たいていの場合に) 「その配列の先頭要素へのアドレス」に変換される. これは「int の配列」だろうと「char * の配列」だろうと同じこと.

で元の質問の文章からおかしな点をいくつか取り出すと
・「*girl[0]はAricaという文字列を直接指し示している」: そんなことはない... というか, 「直接指し示している」ってどんな状態?
・「disp側が受け取ったのは*girl[]であり、いくつかのポインタの配列ですが」: C では「配列を受け取る」ことはできない. ポインタなら受け取れる. だからこそ「char *p[]はchar **pとしてもよい」んだけど... いや, 本当は「char **p は char *p[] としてもよい」の方が正しいか.
・「文字列のアドレスを示すgirlという名の1つのポインタを渡すと」: 「文字列のアドレスを示す」とは, どういうことでしょうか?
くらいは挙げられるかな.

ちなみにですが, #1 のプログラムで「girlはどのように配列の終わりを理解しているのでしょうか」という疑問は持ちませんでしたか? 疑問ではないというなら, 説明してみてください.

あと「前半部分が理解できないままです」の「前半部分」ってどの部分でしょうか.

お礼

ちなみにですが, #1 のプログラムで「girlはどのように配列の終わりを理解しているのでしょうか」という疑問は持ちませんでしたか? 疑問ではないというなら, 説明してみてください.
といいますが、

質問文中に
>girlはどのように配列の終わりを理解しているのでしょうか？
（配列の要素数を渡していない点が不思議です。）
と書いているのですが読み落とされているのでしょうか？

すみません、きちんと質問文を読んでくださっているのでしょうか？わからないから質問しているのに○○って知ってる？と同じこと聞かれると、非常にかみ合っていない感覚に陥ります。

回答No.1

Tacosan

まず「ポインタのポインタ」を「ある変数を指し示すアドレスのアドレス」と理解しちゃったところが間違い. 「××のポインタ」といえば, それは「××という変数のアドレス (を保持する変数)」という意味. つまり「ポインタのポインタ」は「ポインタ変数のアドレス (を保持する変数)」ということ.

後半については, そもそも配列とポインタに関する理解が足りていないんだと思う. 例えば
#include <stdio.h>
void disp (int p[],int n){
int i;
for (i= 1;i<n;i++){
printf("%d\n",p[i]);
}
}
int main(void){
int girl[] = {5, 1002, 79};
disp (girl,sizeof(girl)/sizeof(girl[0]));
return 0;
}
だったらわかる?

お礼

ある変数を指し示すアドレスのアドレス
はポインタのポインタのポインタと勘違いしていました。
ポインタのポインタはアドレスを記憶する変数であるという点は大丈夫になったと思います。
しかし前半部分が理解できないままです。

例に示されたプログラムは理解できます。