深入理解C/C++数组和指针
发布日期:2021-05-14 09:01:58 浏览次数:20 分类:精选文章

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C语言中,数组和指针是两个看似在某些方面相关的概念,但本质上它们却是截然不同的。通过深入分析,可以发现两者在定义、操作和使用上存在着精深的联系及其独特性。理解这些区别和联系,是掌握C语言核心知识的关键。

一、数组和指针的关系

在C语言中,数组名在某些情况下会被编译器转换为指针常量。具体来说,当数组名被用于表达式时,编译器将其转换为指向数组第一个元素的指针。例如:

int a[5] = {0, 1, 2, 3, 4};

当声明一个指针变量时:

int *p = a;

实际上,这等同于:

int *p = &a[0];

同样,对于二维数组:

int aa[2][5] = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9};

当声明一个指针变量:

int (*p)[5] = aa;

它实际上等同于:

int (*p)[5] = &aa[0];

需要注意的是,当使用数组名作为sizeof操作数或单目运算数(如&a)时,结果与指针不同的原因为此时使用的是数组的元数据,而非指针。

二、数组和指针的下标引用

在C语言中,数组和指针的下标引用本质上虽然形式相似,但功能和机制有明显的不同。例如:

int a[5] = {0, 1, 2, 3, 4};
int *p = a;

对两者进行下标引用时:

a[3]     是    a[3]
p[3] 等价于 *(p + 3)

这种转换在更高维度和更复杂的表达式中更加明显。例如,二维数组:

int aa[2][5] = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9};

表达式:

1[aa][2]

等价于:

*(*(1 + aa) + 2)  ->  aa[1][2]

而:

1[2][aa]

则不符合要求,因为1[2]不是一个有效的表达式。

三、数组和指针的定义和声明

在C语言中,数组与指针的定义与声明必须保持一致。例如:

char s[10];

与:

extern char *s;

一致的情况下,访问s[3]才不会导致问题,而访问一个声明为char *s的数组成员时才会问题。

另外,数组名称与指针的行为差异之一在于它们的定义方式。例如:

void fun1(char s[10])
void fun2(char s[10][20])

它们在内存中的表现不同,需要在调用函数时小心处理。

四、数组和指针的sizeof问题

在C语言中,sizeof运算的结果对于数组和指针的理解至关重要。例如:

int a[6][8] = {0};

对数组和其指针的sizeof运算结果如下:

sizeof(a)          -> 192
sizeof(*a) -> 32(因为* a等价于数组的第一个元素)
sizeof(&a) -> 4(&a是数组指针)

这些测量结果揭示了数组和指针在内存中的不同表现形式。

五、数组作为函数参数

在C语言中,数组作为函数参数时会发生退化,转换为指向数组第一个元素的指针。例如:

void fun1(char s[10])
void fun2(char s[10][20])
void fun3(char *s[15])
void fun4(char (*s)[20])

在这些函数中,数组参数被转换为指针,具体转换规则需要遵守函数调用和内存管理的规范。

总结

通过上述分析,可以看出数组和指针在C语言中的特殊关系以及操作时的细微差异。理解这些关系和差异,是在C语言编程中避免错误、提高代码质量的关键。同时,数组作为函数参数的处理要求谨慎,需遵守特定的内存管理规则。在实际编程中,确保数组与指针的定义与声明一致,并正确理解它们的行为特征,是提高代码可靠性的重要力量。

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哈哈,博客排版真的漂亮呢~
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