指针篇之五 指针与数组 剪不断理还乱

 

该文章转载于http://blog.csdn.net/ipmux/article/details/17206775，感谢博主悉心讲解。

 

数组和指针可以说是一对纠缠不清的冤家，下面是一些常见的关于数组和指针的说法：“一维数组是一级指针”；“二维数组是二级指针”；“数组名可以作指针用”；“数组名是常量指针”。

   很遗憾，这些说法全部错误。数组名不是指针，也不存在什么常量指针！数组名代表一个地址，它可以作为右值赋给指针变量。至于指针与地址的关系，在第一篇最后已有说明。忘记了？回去看。

   存放数组的区域是一块内存，数组名这个符号代表了这块内存的首地址。注意：不是数组名这个符号的值代表内存首地址（只有变量才能被赋值，数组名不是变量），而是数组名符号本身代表了首地址。换言之，数组名是符号常量，是右值。与此对应，指针是变量，是左值。左右值的不同代表二者根本属性的差别，任何混淆数组名和指针的表述都是错误的。

    但实际应用中，数组又的确经常和指针有所关联。下面列举几种容易误解和混淆的场合：

１）作为形参的数组，自动被编译器转换为指针

     C编译器会把作为形参的数组自动按指针编译，但这并不说明数组名就是指针。这种转换是因为制定ANSI C标准时，从执行效率出发，不主张参数传递时复制整个数组，而用传递数组首地址代替，被调函数再根据这个首地址处理数组内容，以避免数据在内存间搬运（结构体参数也有类似转换）。谁能容纳数组首地址呢？自然非指针莫属。但这种“转换”是编译器在不影响功能前提下的一种智能替代和优化，用传递藏宝图代替直接搬运宝藏，例如：

    a) Bool XXX_ReadKey(char *aCert, char PublicKey[KEY_SIZE]);

    b) Bool XXX_ReadKey(char *aCert, char *PublicKey);

    如果代码中出现a)，编译器分析后认为b）效率更高，且效果相同，就会自动替换为b）。这类似于编译器有时用移位替换乘除法一样，只是特定场合的优化，不代表双方随时能互换。

2）函数形参是指针时，数组名可以作为实参传递，这又是怎么回事？

    函数 int fun(char *pch)，调用时可以把数组char ctab[10]的名字ctab做实参传递，即fun(ctab)，可以证明这里数组等于指针？

    我们知道，函数参数按值传递，即：形参期望得到的，并不是实参本身，而是实参的值！例如void fun(int i);可以用整型变量int n作实参，即fun(n)；也能用整数常量做实参，如fun(10)；那按这种逻辑，形参是整型变量，10可以充当实参，难道说10是一个整型变量？

    其实这里形参类型int，只是限定传递一个整数类型，并非要求一定是整型变量，所以变量n和常量10都满足。指针情形类似，指针形参并不要求实参必须是指针，它需要的是地址值，谁能给予它一个地址值？指针变量、地址常量都行，数组名作为地址常量自然也满足，所以这里数组名是赋给指针形参的地址实参！数组名等于指针，仍然是一个错觉。

3）指针与数组可以在访问形式上相互代替

    a.使用地址访问符号*号访问数组，比如：

    int array[10]={0,1,2,3,4,5,6,7,8,9},

    int value;

    value=*array;           //相当于value=array[0];

    value=*(array+3);    //相当于value=array[3];

    肯定有人会说，这里数组和指针不是混用了么！形式上array的确既代表数组名又似乎被当指针用，但盲点在于*号并不是指针变量专用，继续看：

    array++;                 //错，数组名代表地址，为右值，不能改变自身。所以数组终归不是指针。

    ……

    不要一看到*号就认为后面是指针，实际上*号又称地址访问符，它后面可以跟任何形式的地址，绝不仅仅是指针变量（这个误解在很多人心里根深蒂固），作为地址常量的数组名当然也可以被*号访问。数组名和指针的本质区别体现在array++这种操作：左值的指针变量可变，而右值的数组名地址常量不行。

    b引用符号[]访问指针

    []号称为数组引用，但并不是只能用于数组定义和数组索引求值，C89规定：进行数组引用时，[]号左边除了数组名，还可以是一个表达式，但表达式类型须为”指针”。因此类似：

    int a[10], *p = a;

    int x = p[1];

    int y=(p+1)[2];

    这样是合法的，因为p和p+1都是指针，可以用数组引用符[]求值，不能一看到p[i]就把p当成数组。编译器只负责把p[i]计算式统统转换成*(p+i)，无论p是数组还是指针。可很多人常忽略这一点，总把[]跟数组划等号，这样在下面情况下就容易犯错：

    int tab[4] = {10,20,30,40};

    int * pstart = tab;

    int a = *pstart++;

    int b = pstart[1];

    此时b值为多少？

    关键：pstart[1]和tab[1]性质不同，pstart是指针而不是数组，pstart[1]相当于*(pstart+1)，只是借用[]号的形式完成指针偏移访问。为a赋值后，指针pstart自增1，当计算b=pstart[1]时，b值为指针pstart再次增1后指向的值，即b=tab[2]=30，而不是tab[1]的10。

4）静态数组与动态指针内存各自适合的应用场合

    前面讲数组和指针语义上的区别和联系，应用中更深层的问题是什么时候适合用静态数组，而什么时候该用指针指向的动态堆内存。可从两个角度分析：

    首先二者占用的内存区域不同，局部数组位于栈内存，全局数组位于数据区，而malloc返回的指针指向动态分配的堆内存。选择前要考虑不同资源的占用情况，后续内存篇将详述。

    从数据结构角度看，数组是定义时就指定长度的静态分配，用于存储数目固定且类型相同的元素。而以指针为纽带的各种动态数据结构，如链表，常用于存储动态变化的数据。举例说明它们各自的擅长：

    例1）用库函数strcpy()和strcat()来把两个字符串s和t连接成一个新字符串r，首先尝试用数组r，用来容纳s和t，即：

    char r[100];

    strcpy(r, s);

    strcat(r, t);

    这里定义数组长度为100，可一旦字符串s,t长度之和超过100，内存访问就越界。很明显，这种情况不适合用数组，因为数组定长，无法应对长度变化的外部输入字符串s和t，这里s和t就是动态数据，适合用动态内存解决问题，即：

    char *r;

    r = malloc(strlen(s) + strlen(t) + 1);

    strcpy(r, s);

    strcat(r, t);

注意字符串尾隐含一个null。strlen()只返回实际字符数，不包括这个结尾空字符。所以strlen(s)为n，却需n+1字符的空间，要为null额外分配1字节。

    例2）要保存一个班级所有成员期中考试的成绩，班级成员数为30，则可以用数组记录：int score[30]={100, 99, ……, 60}

    而如果是某班级招生，事先不知道能招到多少人，又要记录所有生源信息，对这种动态变化的数据，最好方式是用指针和动态内存构建链表，来1人分配一块内存保存其信息，并用指针把这些内存块连在一起，以便统计和查询。（具体链表实现？查书）

    以上就是指针和数组的关联，一刀两断，不要继续纠缠不清哦