数组与指针

Code小燕儿 2021-09-01

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相信很多小伙伴对C/C++语言中数组与指针的理解，如同阅读百年孤独一样对人名傻傻分不清，今天就来详细聊一聊令人头(tuo)疼(fa)的数组与指针。

数组名是什么？

数组名实际上就是数组首元素的地址信息，查看以下代码，

void test1(void)
{
    int nums[4] = {1, 2, 3, 4};
    printf("nums 的地址是： %p\n", nums);
    printf("&nums[0] 的地址是： %p\n", &nums[0]);
    return;
}

运行结果如下，可以发现两者地址相同。

通过指针访问数组元素

当指针指向数组时，可以通过指针的加减运算，实现对数组元素的间接访问，查看以下代码，

void test2(void)
{
    int nums[] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7};
    int *p = nums;
    for(int i = 0; i < 7; i++){
        printf("*(p + %d) = %d\tnums[%d] = %d\n", i, *(p + i), i, nums[i]);
        printf("(p + %d) = %p\t&nums[%d] = %p\n", i, (p + i), i, &nums[i]);
    }
    return ;
}

运行结果如下，需要特别注意的是，p+1并不是简单的将地址加1，而是加上sizeof(datatype)的距离。

指针与数组的区别

读完上面两小节，读者会发现数组与指针似乎一模一样，其实不然。

区别一：数组一经定义，数组名便是指向数组首元素的常量指针，而指向数组的指针则可以修改。
区别二：对数组名取sizeof，得到的是整个数组占用空间的大小，对指针取sizeof为固定值，32位机为4字节，64位机为8字节。

void test3(void)
{
    int nums[] = {1, 2, 3, 4};
    int *p = nums;
    printf("sizeof nums = %ld\n", sizeof(nums));
    printf("sizeof p = %ld\n", sizeof(p));
    return ;
}

运行上述代码，结果如下：

指针数组与数组指针

正确区别两者，可以从运算符优先级入手，由于下标运算符[]优先级高于取值运算符*，因此：

int *arr[4];    指针数组
int (*arr)[4];  数组指针

指针数组本质上是数组，数组中每个元素为指针变量，请看如下代码：

void test4(void){
    char *arr[4] = {"百年孤独", "没有人给他写信的上校", 
                    "霍乱时期的爱情", "一场事先张扬的凶杀案"};
    for(int i = 0; i < 4; ++i){
        printf("arr + %d = %s\n", i, *(arr + i));
    }
    return ;
}

运行结果如下：

数组指针本质上是指针，指向一个数组，请看如下代码：

void test5(void){
    int nums[4] = {1, 2, 3, 4};
    // int (*perr)[4] = nums;
    int (*p)[4] = &nums;
    for(int i = 0; i < 4; ++i){
        // printf("%d\t", *(perr + i));
        printf("%d\t", *(*p + i));
    }
    printf("\n");
    return ;
}

运行结果如下：

需要特别注意的是，代码上注释的两行并不能达到预期结果，这是因为perr本质上只是指向数组首元素的指针，并不是指向数组的指针，因此应该将数组名取地址再赋值给数组指针。

二维数组与指针

对于二维数组，同样可以利用指针进行访问，例如"int nums[3][4];"，可进行如下转换：

查看如下代码：

void test6(void){
    int nums[3][4] = {{0, 1, 2, 3}, {4, 5, 6, 7},
                      {8, 9, 10, 11}};
    printf("nums = %p\n", nums);
    printf("nums + 1 = %p\n\n", num + 1);
    
    printf("nums + 1 = %p\n", num + 1);
    printf("nums[1] = %p\n", nums + 1);
    printf("&nums[1][0] = %p\n", &nums[1][0]);
    printf("nums[1][0] = %d\n", nums[1][0]);
    printf("*(nums + 1) = %d\n\n", *(nums + 1));
    
    printf("*(nums + 2) + 3 = %p\n", *(nums + 2) + 3);
    printf("&nums[2][3] = %p\n", &nums[2][3]);
    printf("nums[2][3] = %d\n", nums[2][3]);
    printf("*(*(num + 2) + 3) = %d\n", *(*(nums + 2) + 3));
    
    return ;
}

运行结果如下：

分析上述结果，可以发现对于二维数组 "int nums[M][N];"，有：

nums + 1 = nums + sizeof(int) * N;
*(nums + i) = nums[i];
*(*(nums + i) + j) = nums[i][j];

后记

讲完啦，欢迎大家勘误并提出修改意见，谢谢大家。

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