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C 指针和数组

1. 基本概念​

虽然指针和数组关系密切，但数组绝对不是指针，它们只是很像而已。

  • 指针和数组的区别

指针变量可以做左值，数组名是指针常量，不可做左值。

2. 数组名含义​

表示整个数组或者首元素地址。

  • 数组名：在数组定义中，在 sizeof 运算表达中，在取地址符**&**中。

  • 首元素地址：在其他情况下，数组名就代表首元素地址，数组名就是一个指向首元素的指针。

  • C 语言数组只有在第一含义的场合下表现为数组，其他大部分场合都表现为首元素的地址，当数组表现为首元素的地址时，实际上它就是一个指向首元素的指针。

int a[3];                    // 此处，a 代表整个数组
printf("%d\n", sizeof(a));   // 此处，a 代表整个数组
printf("%p\n", &a);          // 此处，a 代表整个数组，此处为整个数组的地址

int *p = a;                  // 此处，a 代表首元素 a[0] 的地址，等价于 &a[0]
p = a + 1;                   // 此处，a 代表首元素 a[0] 的地址，等价于 &a[0]
function(a);                 // 此处，a 代表首元素 a[0] 的地址，等价于 &a[0]
scanf("%d\n", a);            // 此处，a 代表首元素 a[0] 的地址，等价于 &a[0]

3. 数组下标​

  • 数组下标实际上是编译系统的一种简写，其等价形式是：
a[i] = 100;  等价于   *(a+i) = 100;
  • 根据加法交换律，下面所有的语句都是等价的。
  a[i] = 100;
  i[a] = 100;
*(a+i) = 100;
*(i+a) = 100;
  • 数组运算，等价于指针运算。
int a[5] = {1, 2, 3, 4, 5};  // 数组名为首元素地址
int *p = a;                  // 不用加取地址符 & 等价于 p = &a[0];
a == &a[0];       a[0] == *(a+0); 
a+1 == &a[0]+1;   a[1] == *(a+1);
a+1 == &a[1];

4. 一维数组地址的偏移​

int a[10] = {1 ,2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10}; 

printf("&a = %p\n", &a);	 // int (*)[10]
printf("&a+1 = %p\n", &a+1); // 将整个整型数组的地址向后移40个字节

printf("a = %p\n", a);	    // int *
printf("a+1 = %p\n", a+1);  // 将整型数组元素的地址向后移4个字节

printf("&a[0] = %p\n", &a[0]);	   // int *
printf("&a[0]+1 = %p\n", &a[0]+1); // 将整型数组元素的地址向后移4个字节

5. 二维数组含义​

int a[2][3];   // 拆解为a[2] int [3]
  • a[2]是数组的定义，表示有两个元素。
  • int [3]，表示一个有三个元素的整型数组。

6. 二维数组和指针​

  • 数组下标实际上是编译系统的一种简写，其等价形式是：
a[0][0] == *(a[0]+0) == *(*(a+0)+0);
a[i][j] == *(a[i]+j) == *(*(a+i)+j);
  • 二维数组名和一维数组名一样代表首元素地址
a == &a[0];
a[0] == &a[0][0];
*a == a[0];
*a == &a[0][0];

也就是说 a 存放的是 a[0] 的地址，a[0] 存放的是 a[0] [0] 的地址，所以通过对 a 进行解引用来访问 a[0] 的地址来获取到 a[0] 所存放的值，也就是 a[0] [0] 的地址。

7. 二维数组地址的偏移​

int a[2][3] = {1, 2, 3, 6, 5};

printf("&a = %p\n", &a);	 // int (*)[2][3]
printf("&a+1 = %p\n", &a+1); // 将整个整型二维数组的地址向后偏移24个字节
	
printf("a = %p\n", a);	     // a == &a[0]   int (*)[3]
printf("a+1 = %p\n", a+1);   // 将二维数组元素的地址向后偏移12位
	
printf("&a[0] = %p\n", &a[0]);	   // int (*)[3]
printf("&a[0]+1 = %p\n", &a[0]+1); // 将二维数组元素的地址向后偏移12个字节
	
printf("a[0] = %p\n", a[0]);	   // a[0] == &a[0][0]	 int *
printf("a[0]+1 = %p\n", a[0]+1);   // 将二维数组元素的地址向后偏移4个字节
	
printf("&a[0][0] = %p\n", &a[0][0]);     // int *	
printf("&a[0][0]+1 = %p\n", &a[0][0]+1); // 将二维数组元素的地址向后偏移4个字节
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