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数组和指针

作者:互联网

首先看一维数组的定义和使用

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

array是具有5个整型元素的一维数组,5个元素连续存放在以数组名array为起始的内存空间中。

用数组名访问:

访问数组array中的元素,可以直接用数组名访问,例如array[0]代表数组中的第一个元素,array[3]代表数组中的第4个元素;

array和array[0]的地址是一样的,都代表这个数组的起始地址。

#include <stdio.h>

int main()
{
    int array[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
    printf("array[3] is %d\n", array[3]);
    printf("the address of array is 0x%x\n", array);
    printf("the address of array[0] is 0x%x\n", &array[0]);
}

运行结果:

array[3] is 4
the address of array is 0x4379d40
the address of array[0] is 0x4379d40

用指针方式访问:

定义一个指针int *p = array; p指向了数组array(也可以通过p = &array[0]来进行赋值),此时*p的值为array中第一个元素的值,访问第4个元素可以通过*(p+3)进行;也可以通过p[0]或p[3]访问数组。

#include <stdio.h>

int main()
{
    int array[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
    int *p;
    p = array;
    printf("*p is %d\n", *p);
    printf("*(p+3) is %d\n", *(p+3));
    printf("p[0] is %d\n", p[0]);
    printf("p[3] is %d\n", p[3]);
}

运行结果如下:

*p is 1
*(p+3) is 4
p[0] is 1
p[3] is 4

从一维数组的访问上来说,无论通过array[3]还是p[3]的形式访问,编译器都转换成类似于 array+3或p+3的地址,然后通过指针的方式访问。

需要注意的是p作为指针变量是可以进行自加之类的运算,但是array的自加运算或赋值都是非法的,这是因为array在编译后就是一个确定的值,永远指向数组array,不能再次被改变,这个特性类似于const指针(int *const p = array,p不能再次被赋值)。例如:

array++

此时编译器会报下面错误:

/usercode/file.cpp: In function 'int main()':
/usercode/file.cpp:7:46: error: lvalue required as increment operand

下面讨论一维数组作为函数参数的情况:

由于数组名也是指针,所以函数的入参应该也是指针的形式。入参有两种形式:

一种是 f(int *p),另一种是f(int p[])

从下面的示例中可以发现,上面两种形式没有任何区别,怀疑编译器会把 *p和p[]视为等同,甚至对于入参p[],中括号中写成几都会被编译器所忽略,例f(int p[3])

#include <stdio.h>
void showArray(int *p);
void showArrayP(int p[0]);
int main()
{
    int array[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
    showArray(array);
    showArrayP(array+1);
}

void showArray(int *p)
{
    printf("%d\n", *p);
}

void showArrayP(int p[1])
{
    printf("%d\n", p[1]);
}

运行结果 分别为1和3

上面例子中,showArray函数的定义和声明中的参数都不一致,也没有报任何错误。

在数组中有一种特殊的数组是指针数组,指针数组中的每个元素都是指针。例:

int *p[5]   定义了一个包含5个元素的指针数组p,数组p中的每一个元素都是指针,指向一个int的整型值。

下面例子验证了数组只是指针的一种异化情况,也就是编译器在处理array[2]完全是按照指针来处理的。

#include <stdio.h>
int main()
{
    int d = 5;
    int *p = &d;
    printf("%d\n", p[0]);
    printf("0x%x\n", p);
    printf("0x%x\n", &p[0]);
}

程序的运行结果为:

5
0x1b089604
0x1b089604

上面例子中指针p指向了一个整型变量,但是却使用了类似数组的形式取元素,此时仍然能够正确的得到整型变量的值。 

延伸到二维数组上,例如定义a[2][3],当用a[0][0]来取值时在编译器看来 a是一个指向指针的指针,a[0]先取到了第1个行向量的首地址,行向量相当于一个一维数组,含有3个元素;然后a[0][0]是接着取这个行向量的第一个元素。对于a[1][1]来讲,a[1]指的是第二个行向量的地址,a[1][1]取得是第二个行向量的第二个元素。

下面例子验证了二维数组的情形

#include <stdio.h>
int main()
{
    int a[2][3] = {{1, 2, 3}, {4, 5, 6}};
    printf("0x%x\n", a);
    printf("0x%x\n", *a);
    printf("0x%x\n", a[0]);
    printf("0x%x\n", a[1]);
}

运行结果为

0x8b8ad0e0
0x8b8ad0e0
0x8b8ad0e0
0x8b8ad0ec

所以数组只是一种利用指针构造的数据结构。

用指针访问二维数组:

从上面的讲解中,不免思考数组名a到底是一个什么样的指针?首先有一点是明确的,这个指针的类型是int型,即指针指向的是一个int型的数据;那么它是 int *p吗,显然不是,如果是这样,那么p[0]就能直接取到数组的值,但明显指向这个数组名的指针p的p[0]指向的应该是第一个行向量的首地址;那么是int **p指针吗,也不是,因为此时p[1]指向的p[0]的下一个位置即p + 4,而正确定义的指针p的p[1]指向的应该是下一个行向量的首地址,即p+12(因为每个行向量中包含3个int型元素)。

所以可以得出,正确定义的指针p,要满足:p[0]取到的是第一个行向量的地址,p[1](也就是p++)指向的是下一个行向量的首地址。所以我们引出这个指针数组的定义:

int (*p)[3]  = a;

首先p是一个指针,它指向一个具有3个int型元素的数组。这时p++就是 p[0]+12,如果用sizeof得到大小的话可以发现它占据的是12个字节的空间。

另外一种角度,对比int a[2][3] 和int (*p)[3],其实对于指针的定义就是把a[2]替换成了(*p),所以*p发挥的作用和a[0] 或 a[1]是一样的,只是用一个变量p来指向不同的数组地址。*p = a[0],那么p = &a[0]; (这个一维数组的情况是一样的,在一维中,int a[2]; int *p; p = &a[0];)而&a[0]等同于数组名a。

#include <stdio.h>
int main()
{
    int a[2][3] = {{1, 2, 3}, {4, 5, 6}};
    int (*p)[3];
    p = a;
    //p = &a[0];
    printf("a is 0x%x\n", a);
    printf("&a[0] is 0x%x\n", &a[0]);
    printf("a[0] is 0x%x\n", a[0]);
    printf("a[1] is 0x%x\n", a[1]);
    
    printf("p[0] is 0x%x\n", p[0]);
    printf("p[1] is 0x%x\n", p[1]);
    printf("p[0][0] is %d\n", p[0][0]);
    printf("p[1][1] is %d\n", p[1][1]);
}

运行结果为

a is 0x5d165170
&a[0] is 0x5d165170
a[0] is 0x5d165170
a[1] is 0x5d16517c
p[0] is 0x5d165170
p[1] is 0x5d16517c
p[0][0] is 1
p[1][1] is 5

作为函数入参

和一维数组的情况一样,二维数组作为函数入参可以直接用数组名,也可以用数组指针。

int showArray2D(int array[2][3])  或 int showArray2D(int array[1][3]) 或 int showArray2D(int array[][3])  但不能是改变列的大小例:

int showArray2D(int array[2][2]),因为此时array指向的不再是3个含有元素的行向量,编译器会报如下错误:

error: cannot convert 'int (*)[3]' to 'int (*)[2]'

指针形式传参如下,即指明了二维数组的类型:

int showArray2D(int (*p)[3])

下面是具体示例:

#include <stdio.h>
void showArray2D(int (*p)[3]);
int main()
{
    int a[2][3] = {{1, 2, 3}, {4, 5, 6}};
    showArray2D(a);
}

void showArray2D(int (*p)[3])
{
    printf("p is %d\n", p[1][1]);
}

总结:

牢记数组也是指针,不同维数的数组对应不同的指针。

推广到3维数组也是类似的情况,例如

int array[2][2][3] = {{{1, 2, 3}, {4, 5 ,6}}, {{-1, -2, -3}, {-4, -5, -6}}};  对应的指针定义就是一个指向具有2行3列的二维数组指针,即:int (*p)[2][3];

标签:int,数组,printf,array,0x%,指针
来源: https://blog.csdn.net/yangjingdong2008/article/details/122603081