[学习小结]数组名与数组首元素地址解析

 

2012.04.12

学C++的日子里经常被莫名其妙的问题（没意义但是很纠结的问题）给缠住，然后想了半天，大概是处于这么一个状态：知道怎么用，但是却不知道为什么是这样，而且还带有一点疑问。

今天被 变量名 这个问题给缠住了。因为我有个概念，CPU只认识地址，那么声明个变量到底是怎么回事，这个变量不是地址啊。

然后得出了这个结论。

编译器都帮我们弄好了，机器码内是没有变量符号地址的，只是为了帮助我们阅读而已。全局变量之类的，应该都在运行开始的时候就分配好了，而在函数体内的局部变量，即声明个变量，都是借由编译器改变esp的地址来分配堆栈段空间，而我们的变量的地址，则由编译器编译时候的符号表来替代成地址了。

一个变量，依我理解，在符号表内至少有2个属性，引用的内存地址，类型

int a=0;

符号表就会有a这个符号，同时会有分配好的内存的地址。这个内存地址每次运行不一定是相同的，受到进入函数体时候ebp的影响。则定义一个变量，只是把esp移相应字节数。而访问这个a变量，则替换成引用符号表内的地址的内存，是根据ebp偏移相应字节来访问的。

即高级语言的a=1的赋值语句，将符号表中a地址解引用访问到那个栈内存块，然后赋值。

而上述讨论的指针和数组名，似乎也能这么理解。

数组名只是存在于编译器编译过程中的一个符号而已，这个符号记录的信息，肯定有类型，类似于int[5]之类的，然后就是数组名所指向的地址了。所以数组名是不分配空间的。

对数组元素的访问，可以这样的分析。

int a[5];

int b=a[0];

这种访问方式，则编译后分配数组a空间的时候esp移动了4*5字节，同时符号表内a对应着起始地址。访问时a的符号表直接替换a，用地址+0 的偏移访问元素。也可以理解为什么用a的符号能得到数组的长度。

char *szA="hello";

int c=szA[2];

这种方式，则首先会为szA分配空间，即符号表存在着szA的符号，同时有着szA引用的内存，szA引用的内存存放着字符串常量"hello"的地址。

访问时，szA被*pszA替代，pszA就是符号表记录的szA引用的内存地址，同时用该内存地址的值+偏移量来访问字符串的值。

所以，个人理解是在编译过程中，定义一个变量的时候，会增加一个符号表的内容（变量名，数组名，函数名等），然后在堆栈区分配空间，记录它引用的内存的地址（变量），或者代表的地址（数组名函数名等），定义一个变量最终是转化为机器认得的地址，接下来所有引用到这个变量的东西均由符号表内的内容替换成地址。

一段简单的代码

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
	int a;
	int *b=&a;
	return 0;
}

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
00411A00  push        ebp               //保存进入main函数前的ebp堆栈段基址
00411A01  mov         ebp,esp 		//更新ebp基址，用于寻址main函数下的局部变量
00411A03  sub         esp,0CCh 		//减去相应字节数来增加局部变量
00411A09  push        ebx  
00411A0A  push        esi  
00411A0B  push        edi  		//保存寄存器数值
00411C9C  lea         edi,[ebp+FFFFFF28h] 
00411CA2  mov         ecx,36h 
00411CA7  mov         eax,0CCCCCCCCh 
00411CAC  rep stos    dword ptr [edi] 
	int a;
	int *b=&a;
00411CAE  lea         eax,[ebp-8] 	//最终a的符号被[ebp-8]替代来访问引用的内存
00411CB1  mov         dword ptr [ebp-14h],eax 
	return 0;
00411CB4  xor         eax,eax 
}

在课堂上老师经常把这两者等价，可是是否两者是一样的呢？

 

我们来看一个例子：

int a[5];

cout<<sizeof(a);

int* p=a;

cout<<sizeof(a);

 

若两者是等价的，那么两者的输出应该是一样的，可事实是第一个输出了数组的总长度sizeof(int)*5，而第二个输出了32位机器上的地址长度，也就是记录一个地址需要4字节。由此可见数组名绝对不是简简单单的一个数组首地址而已。

 

由此我们可以推论，实际上还存在着某种特殊的数据结构，似乎与int float等内置基本类型相同的类型。按命名法则，可以推断a的类型是int[5]！

存在int[5]这种类型么？

请在编译器中输入以下代码：

    int a[5];
    int *p=0;
    a=p;

这说明了两个问题：

1.存在int[5]类型，详情请见编译器错误提示。

2.a是一个int[5]类型，而且这种类型是个常量，即不可修改。

所以说，C++中是存在这个类型的，我们也可以写如下的代码：

int a[5];

int (*p)[5];

p=&a;

 

上述代码是什么意思呢？我们首先定义了一个数组，然后声明了一个p指针，这个指针是指向了int[5]类型的，即a，故需要给a取地址，这也侧面说明了为什么声明一个指针需要说明数组的维数，因为int[5]和int[6]的类型是不同的！

而又由于int[5]可以隐式转换为int*，故上述的p指针其实也是一个int**，但其实是上述定义的int(*)[5]，为什么呢，读者可以再次对p进行sizeof(*p)操作，可发现依旧能得出数组的大小，而普通的非数组名的指针，或者是由数组名隐式转换的指针是不会知道数组大小的。

所以可以得出以下结论：

1.数组名不是指针，仅仅是可以隐式转换为指针

2.数组名是一种特殊的数据结构，可以得出数组的大小

3.当数组名作为形参进行值传递时，将失去这种特殊的数据结构

4.数组名是一个常量