数组与指针的关联

一、深入理解数组：

1、什么是数组？

这个简单来理解的话，类似我们高中学的集合，只不过我们数组里装的是同类型的数据元素，而且数据元素之间的物理内存是连续的，而且一般也是有内存限制的，可以有重复的数据元素，是因为内存单元之间是独立的。

2、两方面来深入理解数组：

a）：从内存角度来理解数组：

从内存角度讲，数组变量就是一次分配多个变量，而且这多个变量在内存中的存储单元是依次相连接的；我们分开定义多个变量（譬如int a, b, c, d;）和一次定义一个数组（int a[4]）；这两种定义方法相同点是都定义了4个int型变量，而且这4个变量都是独立的单个使用的；不同点是单独定义时a、b、c、d在内存中的地址不一定相连，但是定义成数组后，数组中的4个元素地址肯定是依次相连的。数组中多个变量虽然必须单独访问，但是因为他们的地址彼此相连，因此很适合用指针来操作，因此数组和指针天生就叫纠结在一起。这里以int   a[4]为例，它里面有四个元素，也就有四个内存单元：

!

b）：从**编译器**角度来理解数组：

          从编译器角度来讲，数组变量也是变量，和普通变量和指针变量并没有本质不同。变量的本质就是一个地址，这个地址在编译器中决定具体数值，具体数值和变量名绑定，变量类型决定这个地址的延续长度。注意地址是一个点：

!

3、数组中几个关键符号（a a[0] &a &a[0]）的理解（前提是 int a[10]）：

a）:a就是数组名。a做左值时表示整个数组的所有空间（10×4=40字节），又因为C语言规定数组操作时要独立单个操作，不能整体操作数组，所以a不能做左值；a做右值表示数组首元素（数组的第1个元素，也就是a[0]）的首地址（首地址就是起始地址，就是4个字节中最开始第一个字节的地址）。a做右值等同于&a[0]。

       b）：a[0]表示数组的首元素，也就是数组的第1个元素。做左值时表示数组第1个元素对应的内存空间（连续4字节）；做右值时表示数组第0个元素的值（也就是数组第0个元素对应的内存空间中存储的那个数）。

       c）：&a就是数组名a取地址，字面意思来看就应该是数组的地址。&a不能做左值（&a实质是一个常量，不是变量因此不能赋值，所以自然不能做左值。）；&a做右值时表示整个数组的首地址。

       d）：&a[0]字面意思就是数组第1个元素的首地址（搞清楚[]和&的优先级，[]的优先级要高于&，所以a先和[]结合再取地址）。做左值时表示数组首元素对应的内存空间，做右值时表示数组首元素的值（也就是数组首元素对应的内存空间中存储的那个数值）。做右值时&a[0]等同于a。

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AI代码解释

#include <stdio.h>


int main(void)
{
int a, b, c, d;     // 分开独立定义4个int型变量
int a[4];           // 一次定义一个数组，包含4个int型变量

// 注意数组和指针在初始化时的式子，和平时赋值有不同。
int a[10] = {1, 3, 4, 0};       // 定义同时初始化
int *p = &a;                    // 定义同时初始化


a[0] = 4;
a[1] = 44;
a = {1, 4, 5, 32};  // 错误的，数组元素必须单个访问，不能整个数组来访问


}

------注意：为什么数组的地址是常量？因为数组是编译器在内存中自动分配的。当我们每次执行程序时，运行时都会帮我们分配一块内存给这个数组，只要完成了分配，这个数组的地址就定好了，本次程序运行直到终止都无法再改了。那么我们在程序中只能通过&a来获取这个分配的地址，却不能去用赋值运算符修改它。

4、小结：

（1）：&a和a做右值时的区别：&a是整个数组的首地址，而a是数组首元素 的首地址。这两个在数字上是相等的，但是意义不相同。意义不相同会导致 他们在参与运算的时候有不同的表现。

  （2）：a和&a[0]做右值时意义和数值完全相同，完全可以互相替代。

  （3）：&a是常量，不能做左值。

  （4）：a做左值代表整个数组所有空间，所以a不能做左值。

二、指针与数组的天生姻缘：

1、以指针方式来访问数组元素：

(1)数组元素使用时不能整体访问，只能单个访问。访问方式有2种：数组形式和指针形式。

(2)数组格式访问数组元素是：数组名[下标]; (注意下标从0开始)。

(3)指针格式访问数组元素是：*(指针+偏移量); 如果指针是数组首元素地址（a或者&a[0]），那么偏移量就是下标；指针也可以不是首元素地址而是其他哪个元素的地址，这时候偏移量就要考虑叠加了。

(4)数组下标方式和指针方式均可以访问数组元素，两者的实质其实是一样的。在编译器内部都是用指针方式来访问数组元素的，数组下标方式只是编译器提供给编程者一种壳（语法糖）而已。所以用指针方式来访问数组才是本质的做法。

2、从内存角度理解指针访问数组的实质：

(1)数组的特点就是：数组中各个元素的地址是依次相连的，而且数组还有一个很大的特点（其实也是数组的一个限制）就是数组中各个元素的类型比较相同。类型相同就决定了每个数组元素占几个字节是相同的（譬如int数组每个元素都占4字节，没有例外）。

(2)数组中的元素其实就是地址相连接、占地大小相同的一串内存空间。这两个特点就决定了只要知道数组中一个元素的地址，就可以很容易推算出其他元素的地址。

3、指针和数组类型的匹配问题：

(1)int *p; int a[5];p = a;// 类型匹配

(2)int *p; int a[5];p = &a;// 类型不匹配。p是int *， &a是整个数组的指针，也就是一个数组指针类型，不是int指针类型，所以不匹配

(3)&a、a、&a[0]从数值上来看是完全相等的，但是意义来看就不同了。从意义上来看，a和&a[0]是数组首元素首地址，而&a是整个数组的首地址；从类型来看，a和&a[0]是元素的指针，也就是int *类型；而&a是数组指针，是int (*)[5];类型。

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#include <stdio.h>


int main(void)
{
int a[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
int *p;
p = a;

printf("*(p+1) = %d.\n", *(p+1));
printf("*(p+1) = %d.\n", *((char *)p+1));
printf("*(p+1) = %d.\n", *(int *)((unsigned int)p+1));

char *p2;
p2 = (char *)p;
printf("*(p+1) = %d.\n", *(p2+1));


int a[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
int *p;
p = &a;

printf("a = %x.\n", a);
printf("&a = %x.\n", &a);
printf("&a[0] = %x.\n", &a[0]);
printf("a[0] = %x.\n", a[0]);


int a[5] = {1, 2, 3, 4, 5};

printf("a[3] = %d.\n", a[3]);
printf("*(a+3) = %d.\n", *(a+3));
//  等效于：int b = *(a+3); printf("*(a+3) = %d.\n", b);

int *p;
p = a;      // a做右值表示数组首元素首地址，等同于&a[0]
printf("*(p+3) = %d.\n", *(p+3));       // 等同于a[3]
printf("*(p-1) = %d.\n", *(p-1));       // 等同于a[-1]

p = &a[2];
printf("*(p+1) = %d.\n", *(p+1));       // 等同于a[3]
printf("*(p-1) = %d.\n", *(p-1));       // 等同于a[1]
printf("*(p+3) = %d.\n", *(p+3));       // 等同于a[5]

return 0;
}

4、小结：

      (1)指针参与运算时，因为指针变量本身存储的数值是表示地址的，所以运算也是地址的运算。

       (2)指针参与运算的特点是，指针变量+1，并不是真的加1，而是加1\*sizeof(指针类型)；如果是int \*指针，则+1就实际表示地址+4，如果是char \*指针，则+1就表示地址+1；如果是double \*指针，则+1就表示地址+8.

        (3)指针变量+1时实际不是加1而是加1×sizeof(指针类型)，主要原因是希望指针+1后刚好指向下一个元素（而不希望错位）。

三、指针、数组与sizeof运算符

1、sizeof的错误纠正：

sizeof是C语言的一个运算符（主要sizeof不是函数，虽然用法很像函数），sizeof的作用是用来返回()里面的变量或者数据类型占用的内存字节数。

2、代码示例讲解：

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AI代码解释

#include <stdio.h>
  #include <string.h>


   #define dpChar char *
   typedef char * tpChar;        // typedef用来重命名类型，或者说用来制造用户自定义类型


  // func完全等同于func1
     void func(int a[])
     {
       printf("数组大小 = %d.\n", sizeof(a));
     }

     void func1(int *a)
     {
         printf("数组大小 = %d.\n", sizeof(a));
    }

     void func2(int *a, int num)
   {
   // 在子函数内，a是传进来的数组的指针（首地址）
   // 在子函数内，num是数组的大小
   }



  int main(void)
 {
      int a[56];
      int b = sizeof(a) / sizeof(a[0]); // 整个数组字节数/数组中一个元素的字节数
          printf("b = %d.\n", b);                // 结果应该是数组的元素个数


/*  
   dpChar p1,  p2;          // 展开：char *p1, p2; 相当于char *p1, char p2;
tpChar p3,  p4;         // 等价于：char *p3, char *p4;  
printf("sizeof(p1) = %d.\n", sizeof(p1));       // 4
printf("sizeof(p2) = %d.\n", sizeof(p2));       // 1
printf("sizeof(p3) = %d.\n", sizeof(p3));       // 4
printf("sizeof(p4) = %d.\n", sizeof(p4));       // 4
 */

 /*
int a[20];
func(a);            // 4 因为a在函数func内部就是指针，而不是数组

func1(a);

func2(a, sizeof(a));
  */

/*  
int b1[100] = {0};
printf("sizeof(b1) = %d.\n", sizeof(b1));    
 // 400 100×sizeof(int)

short b2[100] = {};
printf("sizeof(b2) = %d.\n", sizeof(b2));       // 200 100×sizeof(short)

double b3[100];
printf("sizeof(b3) = %d.\n", sizeof(b3));       // 800 100×sizeof(double)
*/  

/*
int n = 10;
printf("sizeof(n) = %d.\n", sizeof(n));         // 4
printf("sizeof(int) = %d.\n", sizeof(int));     // 4
  */

  /*
char str[] = "hello";  
char *p = str; 
printf("sizeof(p) = %d.\n", sizeof(p));         // 4 相当于sizeof(char *)
printf("sizeof(*p) = %d.\n", sizeof(*p));       // 1 相当于sizeof(char)
printf("strlen(p) = %d.\n", strlen(p));         // 5 相当于strlen(str)
 */

  /*
char str[] = "hello";  
printf("sizeof(str) = %d.\n", sizeof(str));             // 6
printf("sizeof(str[0]) = %d.\n", sizeof(str[0]));       // 1
printf("strlen(str) = %d.\n", strlen(str));             // 5
  */  

          return 0;
  }

说明：

(1)：函数传参，形参是可以用数组的

    (2)：函数形参是数组时，实际传递是不是整个数组，而是数组的首元素首地址。也就是说函数传参用数组来传，实际相当于传递的是指针（指针指向数组的首元素首地址）。

  （3）：strlen是一个C库函数，用来返回一个字符串的长度（注意，字符串的长度是不计算字符串末尾的'\\0'的）。一定要注意strlen接收的参数必须是一个字符串（字符串的特征是以'\\0'结尾） 。