c专题指针-----数组与指针的关联
c专题指针-----数组与指针的关联
有一个礼拜没写文章了，所以不由的想起这段话来，好好学习，不要浮躁。好了进入今天的主题：
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。
#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。
#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：
#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） 。
四、总结：
今天的分享就结束了，讲解的不是很深，但是基础非常重要，后面会慢慢的增加难度了。所有最好理解的方法就是自己简单写代码测试一下，你就会理解的，这是最近自己找到一个比较好的学习方法，你看别人的示例，还不一定能完全吃透，自己亲身搞一下，那收获是不一样的。