C 中下标与指针杂谈

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很久以前就想写一些文章记录一下学习中碰到的种种，但一直忙于他事外加文思枯竭未曾发布文章，近日阅读  Pointers On C (C和指针) 略有所感，聊胜于无

任何比C语言更低级的语言，都不足以完整地抽象一个计算机系统； 任何比C高级的语言，都可以用C来实现。

下标的实现方式

C 中下标引用与其他的语言的下标引用很相似，不过它们的实现方式略有不同。C 的下标值总是从零开始，并且不会对下标值进行有效性检查。除了优先级不同，下标引用操作符和间接访问表达式是等价的。它们的映像关系如下：

array[下标]
*(array + (下标))

下标应用实际上是通过后面这种形式实现的。

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数组中的下标引用

int array[10];
int *ap = array + 2;

对指针进行下标引用

在这个例子中 ap[0] 的值为什么呢？

“不能这样做，ap 不是一个数组！” 如果你这样想就大错特错了，根据上文中提出的下标引用的实现方式中可以知道，这个表达式等价于 *(ap+(0)) 即 *(array + 2) 也就是 array[2]

对指针进行负的下标引用

接下来也有一个类似的例子。

ap[-1]

此时的你心中一定有个大大的问号：“为什么会是负的下标？其他语言里面...”

这就是将其他语言中的惯性思维带入到了 C 的学习中。ap 指向数组的第 3 个元素，所以使用偏移量 -1 可以得到它的其哪一个元素，也就是 array[1]。

奇奇怪怪的表达方式

2[array]

尽管你的心中肯定会有许多的疑惑，但是，它是合法的！

根据下标引用的实现方式，把它转换成对等的间接访问表达式，你就会发现其中的奥妙

*(2 + (array))

内括号其实是冗余的，而且加法操作符的两个操作时是可以交换位置的，所以它等价于：

*(array + 2)

也就是说： 2[array] 与 array[2] 是等价的。

这个方式是可行的，对编译器来说这两种形式没有什么差别，但是会严重影响程序的可读性。

指针与下标的效率问题

如果可以互换地使用指针表达式和下标表达式，应该选择哪一种方式？

假定这两种方式都是正确的，下标绝对不会比指针更有效率，但指针有时会比下标更有效率。

下标表达式：

int array[10], a;
for (a = 0; a < 10; a += 1;)
	array[a] = 0;

指针表达式：

int array[10], *ap;
for (ap = array; ap < array + 10; ap++)
	*ap = 0;

这两种实现方式就结果而言并无不同，但是问题来了，哪一种方式的效率更高？

指针表达式

在下标表达式中，为了对下标表达式求值，编译器在程序中插入指令，取得 a 的值，并把它与整型的长度（也就是 4）相乘。而对于指针表达式来说，只需要 1 这个值与整型的长度相乘，然后再与指针相加。这个乘法只需要在编译时进行一次。

所以使用指针表达式将会更加节省时间和空间。