C语言复习笔记 13

数组和指针绝不等价，数组是另外一种类型

数组和指针不等价的一个典型案例就是求数组的长度，这个时候只能使用数组名，不能使用数组指针

#include <stdio.h>int main(){    int a[6] = {0, 1, 2, 3, 4, 5};    int *p = a;    int len_a = sizeof(a) / sizeof(int);    int len_p = sizeof(p) / sizeof(int);    printf("len_a = %d, len_p = %d\n", len_a, len_p);    return 0;}运行结果：len_a = 6, len_p = 1

数组是一系列数据的集合，没有开始和结束标志，p 仅仅是一个指向 int 类型的指针，编译器不知道它指向的是一个整数还是一堆整数，对 p 使用 sizeof 求得的是指针变量本身的长度。也就是说，编译器并没有把 p 和数组关联起来，p 仅仅是一个指针变量，不管它指向哪里，sizeof 求得的永远是它本身所占用的字节数。

站在编译器的角度讲，变量名、数组名都是一种符号，它们最终都要和数据绑定起来。变量名用来指代一份数据，数组名用来指代一组数据（数据集合），它们都是有类型的，以便推断出所指代的数据的长度。

对，数组也有类型，这是很多读者没有意识到的，大部分C语言书籍对这一点也含糊其辞！我们可以将 int、float、char 等理解为基本类型，将数组理解为由基本类型派生得到的稍微复杂一些的类型。sizeof 就是根据符号的类型来计算长度的。

对于数组 a，它的类型是int [6]，表示这是一个拥有 6 个 int 数据的集合，1 个 int 的长度为 4，6 个 int 的长度为 4×6 = 24，sizeof 很容易求得。

对于指针变量 p，它的类型是int *，在 32 位环境下长度为 4，在 64 位环境下长度为 8。

归根结底，a 和 p 这两个符号的类型不同，指代的数据也不同，它们不是一码事，sizeof 是根据符号类型来求长度的，a 和 p 的类型不同，求得的长度自然也不一样。

对于二维数组，也是类似的道理，例如int a[3][3]={1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9};，它的类型是int [3][3]，长度是 4×3×3 = 36，读者可以亲自测试。

与普通变量名相比，数组名既有一般性也有特殊性：一般性表现在数组名也用来指代特定的内存块，也有类型和长度；特殊性表现在数组名有时候会转换为一个指针，而不是它所指代的数据本身的值。

数组在什么时候会转换为指针

数组名的本意是表示一组数据的集合，它和普通变量一样，都用来指代一块内存，但在使用过程中，数组名有时候会转换为指向数据集合的指针（地址），而不是表示数据集合本身，这在前面的例子中已经被多次证实。

数据集合包含了多份数据，直接使用一个集合没有明确的含义，将数组名转换为指向数组的指针后，可以很容易地访问其中的任何一份数据，使用时的语义更加明确。

C语言标准规定，当数组名作为数组定义的标识符（也就是定义或声明数组时）、sizeof 或 & 的操作数时，它才表示整个数组本身，在其他的表达式中，数组名会被转换为指向第 0 个元素的指针（地址）。

再谈数组下标[ ]

C语言标准还规定，数组下标与指针的偏移量相同。通俗地理解，就是对数组下标的引用总是可以写成“一个指向数组的起始地址的指针加上偏移量”。

对数组的引用 a[i] 在编译时总是被编译器改写成*(a+i)的形式，C语言标准也要求编译器必须具备这种行为。

取下标操作符[ ]是建立在指针的基础上，它的作用是使一个指针和一个整数相加，产生出一个新的指针，然后从这个新指针（新地址）上取得数据；假设指针的类型为T *，所产生的结果的类型就是T。

使用下标时，编译器会自动把下标的步长调整到数组元素的大小。数组 a 中每个元素都是 int 类型，长度为 4 个字节，那么a[i+1]和a[i]在内存中的距离是 4（而不是 1）。

数组作函数参数
C语言标准规定，作为“类型的数组”的形参应该调整为“类型的指针”。
在函数形参定义这个特殊情况下，编译器必须把数组形式改写成指向数组第 0 个元素的指针形式。编译器只向函数传递数组的地址，而不是整个数组的拷贝。

关于数组和指针可交换性的总结

1) 用 a[i] 这样的形式对数组进行访问总是会被编译器改写成（或者说解释为）像 *(a+i) 这样的指针形式。

2) 指针始终是指针，它绝不可以改写成数组。你可以用下标形式访问指针，一般都是指针作为函数参数时，而且你知道实际传递给函数的是一个数组。

3) 在特定的环境中，也就是数组作为函数形参，也只有这种情况，一个数组可以看做是一个指针。作为函数形参的数组始终会被编译器修改成指向数组第一个元素的指针。

3) 当希望向函数传递数组时，可以把函数参数定义为数组形式（可以指定长度也可以不指定长度），也可以定义为指针。不管哪种形式，在函数内部都要作为指针变量对待。

C语言指针数组（每个元素都是指针）

注意区别：
数组指针：指的是指针指向的是一个数组；
指针数组：表示的是数组的每个元素都是指针。

如果一个数组中的所有元素保存的都是指针，那么我们就称它为指针数组。指针数组的定义形式一般为：
dataType *arrayName[length];
[ ]的优先级高于*，该定义形式应该理解为：
dataType *(arrayName[length]);
括号里面说明arrayName是一个数组，包含了length个元素，括号外面说明每个元素的类型为dataType *。

除了每个元素的数据类型不同，指针数组和普通数组在其他方面都是一样的，下面是一个简单的例子：

#include <stdio.h>int main(){    int a = 16, b = 932, c = 100;    //定义一个指针数组    int *arr[3] = {&a, &b, &c};//也可以不指定长度，直接写作 int *parr[]    //定义一个指向指针数组的指针    int **parr = arr;    printf("%d, %d, %d\n", *arr[0], *arr[1], *arr[2]);    printf("%d, %d, %d\n", **(parr+0), **(parr+1), **(parr+2));    return 0;}运行结果：16, 932, 10016, 932, 100

arr 是一个指针数组，它包含了 3 个元素，每个元素都是一个指针，在定义 arr 的同时，我们使用变量 a、b、c 的地址对它进行了初始化，这和普通数组是多么地类似。

parr 是指向数组 arr 的指针，确切地说是指向 arr 第 0 个元素的指针，它的定义形式应该理解为int (*parr)，括号中的表示 parr 是一个指针，括号外面的int 表示 parr 指向的数据的类型。arr 第 0 个元素的类型为 int ，所以在定义 parr 时要加两个 *。

第一个 printf() 语句中，arr[i] 表示获取第 i 个元素的值，该元素是一个指针，还需要在前面增加一个 * 才能取得它指向的数据，也即 *arr[i] 的形式。

第二个 printf() 语句中，parr+i 表示第 i 个元素的地址，(parr+i) 表示获取第 i 个元素的值（该元素是一个指针），*(parr+i) 表示获取第 i 个元素指向的数据。

指针数组还可以和字符串数组结合使用，请看下面的例子：

#include <stdio.h>int main(){    char *str[3] = {        "google.com",        "hello world",        "C Language"    };    printf("%s\n%s\n%s\n", str[0], str[1], str[2]);    return 0;}运行结果：c.biancheng.netC语言中文网C Language

需要注意的是，字符数组 str 中存放的是字符串的首地址，不是字符串本身，字符串本身位于其他的内存区域，和字符数组是分开的。

也只有当指针数组中每个元素的类型都是char *时，才能像上面那样给指针数组赋值，其他类型不行。

为了便于理解，可以将上面的字符串数组改成下面的形式，它们都是等价的。

#include <stdio.h>int main(){    char *str0 = "c.biancheng.net";    char *str1 = "google.com";    char *str2 = "hello world";    char *str[3] = {str0, str1, str2};    printf("%s\n%s\n%s\n", str[0], str[1], str[2]);    return 0;}

a+i == p+i
a[i] == p[i] == (a+i) == (p+i)
a[i][j] == p[i][j] == (a[i]+j) == (p[i]+j) == ((a+i)+j) == ((p+i)+j)

指针数组和二维数组指针的区别

指针数组和二维数组指针在定义时非常相似，只是括号的位置不同：

int *(p1[5]); //指针数组，可以去掉括号直接写作 int *p1[5];
int (*p2)[5]; //二维数组指针，不能去掉括号

My Summary:

• 明白()的优先级高于[]， []的优先级高于 *
• 明白a[i] 编译器会解释成*(a+i)

C语言函数指针（指向函数的指针）

一个函数总是占用一段连续的内存区域，函数名在表达式中有时也会被转换为该函数所在内存区域的首地址，这和数组名非常类似。我们可以把函数的这个首地址（或称入口地址）赋予一个指针变量，使指针变量指向函数所在的内存区域，然后通过指针变量就可以找到并调用该函数。这种指针就是函数指针。

函数指针的定义形式为：
returnType (*pointerName)(param list);

注意( )的优先级高于*，第一个括号不能省略，
如果写作returnType *pointerName(param list);
就成了函数原型，它表明函数的返回值类型为returnType *。

#include <stdio.h>//返回两个数中较大的一个int max(int a, int b){    return a>b ? a : b;}int main(){    int x, y, maxval;    //定义函数指针    int (*pmax)(int, int) = max;  //也可以写作int (*pmax)(int a, int b)    printf("Input two numbers:");    scanf("%d %d", &x, &y);    maxval = (*pmax)(x, y);    printf("Max value: %d\n", maxval);    return 0;}

运行结果：Input two numbers:10 50↙Max value: 50

第 14 行代码对函数进行了调用。pmax 是一个函数指针，在前面加 * 就表示对它指向的函数进行调用。注意( )的优先级高于*，第一个括号不能省略。