Почему я не могу написать просто *(array + 2 * 1 + 1)
?
Потому что тип указателя не тот. *((int *)array + 2 * 1 + 1)
сработало бы, хотя формально стандарт запрещает такие выкрутасы (это неопределенное поведение).
array[1][1]
здесь сработает, и ведет себя точно так же, как *(*(array + 1) + 1)
.
У многомерных массивов нет каких-то особенных свойств - это просто массивы массивов.
Когда вы применяете +
(или *
, или еще много чего) к массиву, он преобразуется в указатель на свой первый элемент. Здесь тип элемента - int[2]
, соответственно, тип указателя - int (*)[2]
.
Когда к нему прибавляется первый индекс, указатель сдвигается на i * sizeof(int[2])
(т.е. i * 2 * sizeof(int)
) (умножение на размер типа, на который он указывает), поэтому самому умножать на 2
не нужно.
Затем *
возвращает int[2]
, и повторяется все то же самое. +
преобразует его к int *
, затем к нему прибавляется второй индекс, который умножается уже на sizeof(int)
, и результат разыменовывается в int
.
А предложенный *(array + 2 * 1 + 1)
(если не скастовать указатель) мало того, что возвращает int[2]
, а не int
, так еще и выходит за границу массива.
int [2]
, а не 2 x 2 инта. Но можно написать простоarrray[1][1]
. А если хотите обращаться именно как написано в вопросе, то создавайтеint [4]
. А если действительно хочется попробовать многомерные массивы - то переходите на FORTRAN.array
это массив массивов.*(array + 2 * 1 + 1)
==array[2 * 1 + 1]
- то есть четвёртый массивint[2]
и вы выходите за пределы и возвращается не число а четвёртая строка матрицы.