ダブルポインタで2次元配列を作成

質問

2次元配列を作り、そのアドレスなどを表示させましたが
どうもおかしいです。
3行5列の配列で、3本のポインタ配列がありますが、
その配列のアドレスがかぶっているのです。
まずはコンパイルしてみてください。
#include<stdio.h>
main()
{
int i;
int k;
int y=1;
int **p;

p=(int **)malloc(sizeof(int *)*3);

for(i=0;i<=2;i++)
{
*(p+i)=(int *)malloc(sizeof(int)*5);
}

for(i=0;i<=2;i++){
for(k=0;k<=4;k++){

p[i][k]=(i+k)*y;
}
y=y*10;
}

for(i=0;i<=2;i++){
for(k=0;k<=4;k++){

printf("%4d",*(*(p+i)+k));

}
printf("\n");
}
printf("\n");

for(i=0;i<=2;i++)
{
printf("%p\n",p+i);
}

printf("\n");

for(i=0;i<=2;i++)
{
printf("%p\n",&p+i);
}

printf("\n");

for(i=0;i<=2;i++)
{
printf("%p\n",*(p+i));
}

printf("\n");

for(i=0;i<=4;i++)
{
printf("%p\n",*(p)+i);
}

printf("\n");

for(i=0;i<=4;i++)
{
printf("%p\n",&*(p)+i);
}

printf("\n");

for(i=0;i<=4;i++)
{
printf("%p\n",&**(p)+i);
}

printf("\n");

for(i=0;i<=4;i++)
{
printf("%p\n",*(p+1)+i);
}

printf("\n");

for(i=0;i<=4;i++)
{
printf("%p\n",&*(p+1)+i);
}

printf("\n");

for(i=0;i<=4;i++)
{
printf("%p\n",&**(p+1)+i);
}
printf("\n");

for(i=0;i<=4;i++)
{
printf("%p\n",*(p+2)+i);
}

printf("\n");

for(i=0;i<=4;i++)
{
printf("%p\n",&*(p+2)+i);
}

printf("\n");

for(i=0;i<=4;i++)
{
printf("%p\n",&**(p+2)+i);
}

printf("\n");

for(i=0;i<=2;i++){
for(k=0;k<=4;k++){

printf("%p\n",&*(*(p+i)+k));

}}
free(p);

return 0;
}

どこがかぶっているかと申しますと、
for(i=0;i<=4;i++)
{
printf("%p\n",&*(p)+i);
}

と for(i=0;i<=4;i++)
{
printf("%p\n",&*(p+1)+i);
}
と
for(i=0;i<=4;i++)
{
printf("%p\n",&*(p+2)+i);
}
です。
これが同じアドレスになるはずは論理的にありえないことです。
VC++2008無料バージョンです。
よろしくお願いいたします。

回答No.16

S117

言語使用の解説からちょっと行ってみましょう。

質問者様は左辺値と右辺値をご存知ないようですね。（もしご存知ならこれを見て復習してください。）
Cの値には左辺値と右辺値があり、右辺値は1だとか2だとかいった数値などです。
左辺値とは右辺値の入れ物を指すものです。
a = 10;
とあれば、aが左辺値、10が右辺値です。
また、左辺値は右辺値が要求される場所にあった場合、自分の持っている右辺値を返します。
a = b;
bは左辺値ですが、bは自分の持っている右辺値を代入演算子に渡します。

「&」はアドレス演算子といいます。
この演算子は単項演算子で、右結合です。
オペランドとして左辺値を取り、そのポインタを返します。

ポインタとはそれだけではただの右辺値であり、左辺値ではありません。そこで「*」が登場します。
「*」は間接演算子といい、ポインタ型の左辺値を右辺値にします。

よって以下のとおりとなります。(コメントは面倒なんでC99方式)

char *p; //ポインタ
char c = 'a'; //char型

p = &c; //cのアドレスをpに保存 (cは左辺値でアドレス演算子により右辺値のchar*型の値を返す。pは左辺値なので、pの右辺値が書き換えられる。
*p = 'b'; //pはchar*型だが、間接演算子によりポインタの指す場所(c)の左辺値を返す。結局この式はc = 'b';と同じになる。
putchar(*p); //pはchar*型だが、間接演算子により該当する場所の左辺値(cと等しい)を返す。しかし、関数の引数は右辺値を取るので*pの持つ値を返す。結局この式はputchar('b')ということになる。

という感じです。右辺値と左辺値については参考URLをご覧ください。

要するに左辺値は場所、右辺値は数値であり、場所からしかアドレス演算子でアドレス（ポインタ）が取れないのです。
ポインタ自体は場所を示す数値であり、場所じゃないので、間接演算子で場所を取ります。
そして、配列は先頭から連続する場所として作られるので、先頭アドレスにインデックスを加算したアドレスを間接演算子に渡すと、配列の指定されたインデックスの場所を返してくれるわけです。

そして、場所からは数値が取れますが、数値からは数値がいる場所は取れません。たとえば、左辺値を箱、右辺値を箱に入ってる玉として、玉を見るためには箱から取り出す必要があったとします。
箱に入ってる玉は、箱を開けて取り出してみれば分かります。箱を開けて玉を取り出しました。さて玉はどの箱に入っているのでしょうか？
さっきの箱？　いいえ、違います。取り出してるので今手元にある玉はどの箱にも入っていません。
どの箱にも入っていないのだから、箱の場所は分かりません。

実際の計算機上ではきっとレジスタといわれるアドレスの取れない一時的な記憶領域に計算のために、（あるいは計算の結果として）置かれています。

参考URL：

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%80%A4_(%E6%83%85%E5%A0%B1%E5%B7%A5%E5%AD%A6)

お礼

みなさん、ありがとうございました。
とりあえず、浅い理解はできました。
これ以上深追いするのはやめておきます。
数学でもなんでもそうですが、ある時突然わかる日が来る場合もあります。
僕は頭が悪いのでその日は来ないかもしれません。
しかし大変ためになりました。