【落羽的落羽 C语言篇】指针·其之三

一、数组与指针

1. 数组名的理解

在《指针·之其一》中，我们提到过这一段代码：

int arr[10]={1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
int* p = &arr[0];

这里我们把数组arr的第一个元素的地址取出来赋给了p。但其实，数组名也是地址，并且就是数组第一个元素的地址。也就是说，大部分情况下，arr等价于&arr[0]，下面给出证据：

#include<stdio.h>
int main()
{
int arr[10]={1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
int* p1 = &arr[0];
int* p2 = arr; 
printf("p1:%p\n",p1);
printf("p2:%p\n",p2);
return 0;
}

显然，p1和p2指向的地址完全相同，证明了数组名就是数组首元素的地址。

然而，有两个例外。只有在下面这两种情况下，数组名不是数组首元素地址：

• sizeof(数组名)：sizeof()中放入数组名，这里的数组名代表整个数组，计算的是整个数组的所占字节大小
• &数组名：取地址操作符&后加上数组名，取出的是整个数组的地址。也就是说：arr是数组首元素地址，而&arr是整个数组的地址，注意区别！

除了这两种情况，你在其他任何地方见到数组名，它都是首元素地址。这很重要，一定要记住！

那么数组首元素地址和数组地址又有什么区别呢？我们来看下面的栗子：

#include<stdio.h>
int main()
{
int arr[10]={1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
printf("&arr[0] = %p\n",&arr[0]);
printf("arr = %p\n",arr);
printf("&arr = %p\n",&arr);
printf("&arr[0]+1 = %p\n",&arr[0]+1);
printf("arr+1 = %p\n",arr+1);
printf("&arr+1 = %p\n",&arr+1);
return 0;
}

猜猜结果会是什么样子？
可以看到，&arr[0]和arr加1后，都是跳过了4个字节，指向了数组第二个元素的地址。但是，&arr加1后，跳过了40个字节——直接跳过了整个数组的十个int元素。

这就是因为&arr是一个十个整型元素的数组的地址，对它进行整数加减是以这个数组的字节大小为单位的，+1就是会跳过一整个数组的大小，就是40个字节。
而前两者，是一个整型的地址，对它们进行加减操作是以一个整型的字节大小为单位的，+1就是会跳过一个整型的大小，就是4个字节。

tip：&arr本质上是一个数组指针，在之后我们会学到。

2. 使用指针访问数组

有了前面芝士的理解，我们就可以利用指针访问数组了。比如，用指针打印出数组的每一个元素：

#include<stdio.h>
int main()
{
int arr[10]={1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
int* p = arr;
for(int i=0 ; i<10 ; i++)
  printf("%d ",*(p+i));
return 0;
}

理解很好理解，但要知道的是：第7行*(p+i)，其实是可以写成*(arr+i)的，因为我们一开始就是把arr赋给了p，arr和p是等价的。反过来，既然arr[i]是数组下标为i的元素，那么p[i]也可以代表数组下标为i的元素！

#include<stdio.h>
int main()
{
int arr[10]={1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
int* p = arr;

printf("*(p+i):");
for(int i=0 ; i<10 ; i++)
  printf("%d ",*(p+i));
printf("\n");

printf("*(arr+i):");
for(int i=0 ; i<10 ; i++)
  printf("%d ",*(arr+i));
printf("\n");

printf("arr[i]:");
for(int i=0 ; i<10 ; i++)
  printf("%d ",arr[i]);
printf("\n");

printf("p[i]:");
for(int i=0 ; i<10 ; i++)
  printf("%d ",p[i]);
printf("\n");

return 0;
}

看到了吧，这几种形式都是等价的

实际上，编译器处理数组元素的访问时，都是转换成首元素的地址+偏移量求出元素的地址，然后解引用来实现的。

3. 一维数组传参的本质

我们讲函数时，提到过数组是可以传递给函数的，这一过程的本质是什么呢？来看一段代码：

#include<stdio.h>
test(int arr[])
{
int sz = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);
return sz;
}
int main()
{
int arr[10]={0};
printf("%d",test(arr));
return 0;
}

我本来想用函数来计算数组的大小，然而

数组大小应该是10，却打印了2，也就是函数没有获取到arr的大小。

这就要说到数组传参的本质了：既然只有那两种情况外，数组名都是首元素地址，那么数组名传参，传递的也就是数组首元素地址。所以理论上这段代码的第二行test(int arr[])是不直观的，写成test(int* p)更好，在函数内部sizeof(arr)计算的是一个地址的大小，而不是数组的大小。arr是int*的指针类型，占8个字节（64位环境下），arr[0]是int类型的数据，占4个字节，sz就算成了2。

出于这个原因，在函数内部是无法求出数组元素个数的，若想使用这个数，最好是提前算出来并且也作为参数传递给函数。

二、指针数组

1. 概念

正如整型数组是存放整型的数组，字符数组是存放字符的数组，
指针数组，就是存放指针的数组，指针数组的每个元素都是一个指针，各自又指向一块区域。如果里面都是整型指针变量，就可以写成int* arr[]，如果是字符指针变量，就写成char* arr[]。

2. 指针数组模拟二维数组

正如标题，我们想利用指针数组实现二维数组的效果
实现方法是：让指针数组的每个元素各自指向一个一维数组。

#include<stdio.h>
int main()
{
int arr1[]={1,2,3,4,5};
int arr2[]={2,3,4,5,6};
int arr3[]={3,4,5,6,7};
int* p1=arr1;
int* p2=arr2;
int* p3=arr3;
int* parr[3]={p1,p2,p3};

for(int i=0 ; i<3 ; i++)
{
  for(int j=0 ; j<5 ; j++)
    printf("%d ",parr[i][j]);
//如前文所讲，parr[i]是p1、p2或p3，p某[j]就是那个p指向的数组的下标为i的元素
  printf("\n");
}
return 0;
}

parr[i]是访问parr的元素，parr[]找到的元素指向了一个一维数组，parr[i][j]就是一维数组的元素。

但这段代码并非完全模拟出了二维数组的效果，因为每一行不是连续的。

三、二级指针

指针变量也是变量，是变量就有地址，指针变量的地址存放在二级指针里。二级指针类型写法很简单：int**、char**等等。

int main()
{
int a=12;
int* p = &a;
int** pp = &p;
return 0;
}

二级指针也可以解引用运算：*pp是访问p，**pp就是访问a了

除此之外，二级指针的地址存放在三级指针里，三级指针的地址存放在四级指针里，等等。不过二级以上这些指针，不常用就是了。

欲知后事如何，且听下回分解~

本篇完，感谢阅读