C語言指針和數組基礎知識

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C語言指針和數組基礎知識

　　關于C語言中指針和數組的爭論就像是一場惡戰。一方面，有些人覺得，所有人都必須承認指針與數組是不同的。而另一些人則認為數組被當成指針來處理，因此它們不應該有什么區別。這種現象讓人迷惑。然而，這兩種說法其實都是正確的。下面是相關的知識，歡迎閱讀。

C語言指針和數組基礎知識

　　數組不是指針，指針也不能說是數組。在C語言中，指針僅在內存中代表一個地址，而數組是許多連續的內存塊，多個類型相似的元素存儲在其中。更深入的解釋，請參考我之前的博文《C語言內存地址》。在C語言的絕大多數情況下，數組被當作指針來處理，這也是使人困惑的地方。

　　數組表示法vs指針表示法

　　數組被當作指針來處理，具體指的下面兩條：

　　數組名變量代表了數組中第一個元素的地址。它并不是一個指針，但卻表現得像一個不能被修改的常指針一樣。

　　程序在與數組交互的時候，用指針表示法代替數組表示法。

　　我們來看點代碼吧。

　　// 初始化數組

　　int numbers[5] = {1,2,3,4,5};

　　// 標準數組表示法

　　int *ptr1 = numbers;

　　int val1 = numbers[0];

　　// 數組表示法取地址

　　int *ptr2 = &numbers[0];

　　int val2 = *(&numbers[0]);

　　// 指針加偏移表示法

　　int *ptr3 = numbers + 0;

　　int val3 = *(numbers + 0);

　　// 輸出指針中的地址

　　printf("*ptr1 = %p ", (void *)ptr1);

　　printf("*ptr2 = %p ", (void *)ptr2);

　　printf("*ptr3 = %p ", (void *)ptr3);

　　// 輸出地址指向的int值

　　printf("val1 = %d ", val1);

　　printf("val2 = %d ", val1);

　　printf("val3 = %d ", val1);

　　我們聲明了一個包含5個int的數組，并將數組名變量numbers賦給了一個int指針，ptr1。numbers代表了這個數組第一個元素的地址，將其賦給ptr1正是把它當成了指針來使用。接著我們用數組表示法訪問了第一個元素的值。

　　第二個例子中，我們用數組表示法取了數組中第一個元素的地址，之后我們用解引用第一個元素所在地址的方法訪問了它。

　　第三個例子中，我們用指針運算將數組中第一個元素的地址賦值給ptr3，之后我們解引用相同的地址來得到它的值。

　　最后我們將所有存儲在指針中的地址和所有在這些地址的int值輸出到屏幕上。運行這段代碼，你會得到類似下面的輸出：

　　*ptr1 = 0x7fff6be1de60

　　*ptr2 = 0x7fff6be1de60

　　*ptr3 = 0x7fff6be1de60

　　val1 = 1

　　val2 = 1

　　val3 = 1

　　所有值都是相同的。接下來再看看下面的代碼：

　　// 初始化數組

　　int numbers[5] = {1,2,3,4,5};

　　int i = 0;

　　// 用數組表示法輸出元素

　　for (i = 0; i < 5; i++ ) {

　　int value = numbers[i];

　　printf("numbers[%d] = %d ", i, value);

　　}

　　// 用指針加偏移輸出元素(真討厭)

　　for (i = 0; i < 5; i++ ) {

　　int value = *(numbers + i);

　　printf("*(numbers + %d) = %d ", i, value);

　　}

　　// 僅用一個指針輸出元素

　　int *ptr = numbers;

　　for (i = 0; i < 5; i++ ) {

　　int value = *ptr++;

　　printf("%d, *ptr++ = %d ", i, value);

　　}

　　運行它，你會得到以下輸出：

　　numbers[0] = 1

　　numbers[1] = 2

　　numbers[2] = 3

　　numbers[3] = 4

　　numbers[4] = 5

　　*(numbers + 0) = 1

　　*(numbers + 1) = 2

　　*(numbers + 2) = 3

　　*(numbers + 3) = 4

　　*(numbers + 4) = 5

　　0, *ptr++ = 1

　　1, *ptr++ = 2

　　2, *ptr++ = 3

　　3, *ptr++ = 4

　　4, *ptr++ = 5

　　就像你看到的那樣，所有過程得到了相同的結果。

　　數組表示法實際上就是指針運算。C語言標準只是將numbers[0]定義為*(numbers + 0)的語法糖。(譯者注：語法糖，它意指那些沒有給計算機語言添加新功能，而只是對人類來說更容易理解的語法。)無論何時，你寫下一個數組表示法，比方說numbers[2]，都會被編譯器轉換為*(numbers + 2)。這里，numbers表示數組中第一個元素的地址，+2則表示用于指針運算的偏移量。

　　數組變量

　　我們已經展示了，數組常被當作指針來處理，而且對于C編譯器而言數組表示法就是指針運算。一些人自然而然地就做出了這樣的假設：既然數組能被當成指針，指針也應該能賦值給數組。這是不對的，數組名變量不能被改變。我們看看下面的代碼吧。

　　// 初始化數組

　　int numbers[5] = {1,2,3,4,5};

　　int numbers2[5] = {6,7,8,9,0};

　　int *ptr = numbers2;

　　// 這不能通過編譯

　　numbers = numbers2;

　　numbers = &numbers2;

　　numbers = ptr;

　　這段代碼不能通過編譯。試一試，你會得到以下輸出。

　　incompatible types when assigning to type ‘int[5]’ from type ‘int *’

　　incompatible types when assigning to type ‘int[5]’ from type ‘int (*)[5]’

　　incompatible types when assigning to type ‘int[5]’ from type ‘int *’

　　雖然數組名變量代表了數組第一個元素的地址，它卻表現得像一個不能被更改的常指針一樣。它不能接受一個別的數組名變量或是指向另一個數組的指針的賦值。思考一下，如果你有一個數組名變量A代表一個數組，而且你能夠改變A的地址，那被A指向的內存將會發生生么?

　　接下來看看這段能夠編譯的代碼。

　　// 初始化數組

　　int numbers[5] = {1,2,3,4,5};

　　int numbers2[5] = {6,7,8,9,0};

　　int *ptr1 = numbers;

　　int *ptr2 = numbers2;

　　// 能通過編譯

　　ptr1 = ptr2;

　　// 輸出地址

　　printf("numbers = %p ", (void *)numbers);

　　printf("numbers2 = %p ", (void *)numbers2);

　　printf("ptr1 = %p ", (void *)ptr1);

　　printf("ptr2 = %p ", (void *)ptr2);

　　它會輸出這樣的結果：

　　numbers = 0x7fff5ea3d230

　　numbers2 = 0x7fff5ea3d250

　　ptr1 = 0x7fff5ea3d250

　　ptr2 = 0x7fff5ea3d250

　　雖然不能直接改變數組名變量，我們仍然改變一個指向這個數組的指針。代碼中，我們創建了兩個數組，兩個int指針。我們將numbers賦給了ptr1，將numbers2賦給了ptr2。接著我們將ptr2賦給了ptr1，最后輸出結果。可以看到，ptr1和ptr2都指向了numbers2數組的第一個元素。

　　總結

　　我希望你們能夠喜歡這篇對C語言中數組和指針的概述。我們沒有囊括關于指針和數組的一切知識，但足以作為一個開始。跟往常一樣，我非常愿意接受大家的評論和建議。

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