数组名和数组名取地址的区别

以下代码会打印出什么样的日志呢?

#include <stdio.h>

int a[2] = {1,2};
int main(){
        printf("a = %p\n", a); // I
        printf("&a = %p\n", &a); // II
        printf("a + 1 = %p\n", a + 1);// III
        printf("&a + 1 = %p\n", &a + 1);// IV

        return 0;
}
本机(linux)结果输出:
a = 0x804a014
&a = 0x804a014
a + 1 = 0x804a018
&a + 1 = 0x804a01c

没错,上面I 和 II打印出来的地址是一样的,IV 要比 III 大4个字节的地址空间。下面是我对这一现象的解释,如有不妥的地方请各位大虾一定给于指出:

首先引用《C和指针》p141中的理论
在C中, 在几乎所有使用数组的表达式中,数组名的值是个指针常量,也就是数组第一个元素的地址。 它的类型取决于数组元素的类型: 如果它们是int类型,那么数组名的类型就是“指向int的常量指针“。
看到这里我想应该就知道为什么 会有I 和 III式的结果了。

对于II 和 IV 则是特殊情况,在《C和指针》p142中说到,在以下两中场合下,数组名并不是用指针常量来表示,就是当数组名作为sizeof操作符和单目操作符&的操作数时。 sizeof返回整个数组的长度,而不是指向数组的指针的长度。 取一个数组名的地址所产生的是一个指向数组的指针,而不是一个指向某个指针常量的指针。
所以&a后返回的指针便是指向数组的指针,跟a(一个指向a[0]的指针)在指针的类型上是有区别的。

然后我们用符号表和汇编代码来看看编译器到底是怎样区分&a 和 a, 并将其转换为汇编代码的

通过 nm a.out 得到符号表如下:

。。。。。。。// 省略了一些与本主题无关的变量
0804a01c A _edata
0804a024 A _end
080484ec T _fini
08048508 R _fp_hw
080482bc T _init
08048330 T _start
0804a014 D a // a 变量保存在虚拟地址0x0804a014 中
0804a01c b completed.7021
0804a00c W data_start
0804a020 b dtor_idx.7023
080483c0 t frame_dummy
080483e4 T main // main函数的地址
         U printf@@GLIBC_2.0

调用gcc -S xx.c得到汇编代码:

	.file	"name_of_array.c"
.globl a
	.data
	.align 4
	.type	a, @object
	.size	a, 8 // 从这里我们便知道sizeof(a) 等于8
a:
	.long	1 // 从这里可以看出,编译器直接把 .c文件中的int 转化为long型
	.long	2
	.section	.rodata
.LC0:
	.string	"a = %p\n"
.LC1:
	.string	"&a = %p\n"
.LC2:
	.string	"a + 1 = %p\n"
.LC3:
	.string	"&a + 1 = %p\n"
	.text
.globl main
	.type	main, @function
main:
	pushl	%ebp
	movl	%esp, %ebp
	andl	$-16, %esp
	subl	$16, %esp
	movl	$.LC0, %eax // I 所对应的汇编代码
	movl	$a, 4(%esp)
	movl	%eax, (%esp)
	call	printf
	movl	$.LC1, %eax // II 所对应的汇编代码
	movl	$a, 4(%esp)
	movl	%eax, (%esp)
	call	printf
	movl	$.LC2, %eax // III 所对应的汇编代码
	movl	$a+4, 4(%esp)
	movl	%eax, (%esp)
	call	printf
	movl	$a+8, %edx // IV 所对应的汇编代码
	movl	$.LC3, %eax
	movl	%edx, 4(%esp)
	movl	%eax, (%esp)
	call	printf
	movl	$0, %eax
	leave
	ret
	.size	main, .-main
	.ident	"GCC: (Ubuntu 4.4.3-4ubuntu5) 4.4.3"
	.section	.note.GNU-stack,"",@progbits
I所对应的汇编代码 movl $a, 4(%esp)
$表示取地址,通过符号表我们知道a对应地址为0x0804a014, 所以这段代码将会打印0x0804a014。但是我们明明在代码里写的是printf("a = %p\n", a), (如果a不为数组名而是一般意义的int变量,相应的汇编码应为movl a, 4(%esp) 怎么编译后的汇编代码会是对a取地址呢? 本人猜测为编译器自动给a 加了一个取值符,从而翻译为$a。
结论: 对于用户没有明确给出&的编码,编译器翻译自动给变量a加上取值符$, 其中取a的地址得到的指针类型由数组元素决定。

II 略过

III movl $a+4, 4(%esp)
对a加上取值符得到$a,因为数组元素类型为int,所以指针每次需要移动四个字节的地址空间。 所以c代码 a + 1 翻译为汇编 $a + 4 

IV  movl $a+8, %edx 
所对应用户代码为printf("a = %p\n", &a + 1), 根据《C和指针》中的理论,当a前面有&操作符时,编译器将会把a对应符号表中的地址看作指向数组的指针,sizeof(a) 为8,
从而&a + 1 将会翻译为$a + 8
结论: 对于用户明确给出&的编码,编译器将会把取a的地址得到的指针类型看作指向数组的指针。

总结:编译器通过用户是否给出&,来决定指针变量的类型,进而翻译为相应的汇编码。 或者换句话说,&符只是用来表明变量a取地址后得到的值,被看作什么类型的指针,而不是用来表示对a进行取地址操作。

### C/C++ 数组指针与数组名取地址区别 #### 数组名的本质 在 C C++ 中,数组名本质上是一个指向数组首元素的常量指针。这意味着当提到数组名时,实际上是在提及该数组第一个元素的位置[^1]。 ```cpp int arr[5]; // 这里的arr表示的是数组的第一个元素(&arr[0])所在的内存位置 ``` 然而需要注意的是,尽管 `arr` 表现得像一个指针变量,但它并不是真正的指针——它不会被存储在一个可变的对象中,也不能改变其指向的内容。因此,在某些情况下将其视为指针可能会引起混淆或错误[^3]。 #### 取地址运算符 (`&`) 应用于数组名的结果 如果对整个数组应用取地址运算符,则会得到一个指向此数组类型的指针而不是单个元素的指针: ```cpp int (*pArr)[5] = &arr; // pArr 是一个指向含有五个整型元素的一维数组的指针 ``` 这表明 `&arr` 返回了一个不同类型的指针,即指向整个数组而非仅限于首个元素的指针。这种区别对于理解如何传递多维数组作为函数参数尤为重要。 #### 指向数组的指针 另一方面,可以通过声明显式的指针来创建能够遍历数组各个元素的真正意义上的指针对象: ```cpp int *ptr = arr; // 或者写作 int *ptr = &arr[0]; // ptr现在是指向int类型数据的一个普通指针 ``` 这样的指针可以在运行期间更改所指向的位置,并支持算术操作如自增(`ptr++`)以访问后续元素[^2]。 #### 使用场景对比 - **数组名**: 当只需要读取或写入特定索引处的数据而不需要修改迭代器本身时适用;也可以用来初始化另一个相同大小类型的数组。 - **指向数组的指针**: 更灵活的选择,允许动态调整偏移量以及执行更复杂的逻辑处理,比如实现查找算法或是构建链表结构等。 综上所述,虽然两者看起来相似并且经常互换使用,但在实际编码过程中应当区分清楚它们之间的差异以免引入难以调试的问题。
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