數組與指針
時間：2018-09-26 來源：未知
在我們教學的時候，常常會碰到學生問：老師，數組和指針有沒有區別，是不是數組就是指針，如果有區別，區別在哪里？為此我寫了這篇文章，希望能有點啟發給學生。
先從簡單的說起，一維數組和指針。
平常我們操作數組都是通過數組名加下標的方式，那么這個數組名到底代表什么含義?其實數組名它是一個指針常量，它是一個地址，這個地址是數組的首地址，也就是數組第一個元素的地址。例如：
int a[10];
你可以去看一下，a, &a, &a[0]它都是同一個值，都是數組的首地址。
那么這個指針常量它的類型的是什么呢，如果數組元素的類型是int類型的，那么這個指針常量的類型就是int*，像這里就是int*類型。還有要注意的是這個指針是一個常量，不能修改這個值，但是有兩種情況下數組名不被當作一個指針常量看待，一個是&運算，另一個是sizeof，一個常量肯定是沒有地址的，所以&運算是取得數組的首地址，而sizeof是返回整個數組的長度，而不是返回的指針長度。
所以數組和指針是如此的相似，以至于它們可以互換使用。例如，數組元素除了使用下標方式操作外，還可以使用指針的方式：
*(a + 1)代表第二個元素， *(a + 2)代表第三個元素。
數組可以當作指針來使用，指針同樣也可以當作數組來使用。
雖然數組和指針有如此相似地方，但是它們還是有區別的。
(1) 數組名這個指針它是一個指針常量，也就是你不能對它進行算數運算，例如a++這是錯誤的操作。但是我們定義的指針它卻是一個變量。
(2) 我們定義一個數組，它就分配了相應大小的空間，但是定義指針，它只是分配4字節大小空間，它只能指向其它存儲空間，否則，它沒有任何意義。
既然數組和指針有如此多的相似之處，那我們到底是使用數組還是指針呢，這要看具體的上下環境，如果是數組，那么使用數組的下標形式更讓人理解，讓人一看就知道這是一個數組，如果是指針，那就直接使用指針的方式操作，這樣也不會混淆程序的其它閱讀者。
一維數組作為函數參數
當我們將一個數組作為參數傳遞給函數時，實際上是將數組的首地址傳給了子函數。那么這個函數參數該怎么去定義呢，有兩種寫法，例如：
int strlen(char string[]);
int strlen(char* string);
這兩種寫法都是正確的，但是哪種寫法更好呢，當然是使用指針的寫法更好，因為我們的的確確是傳遞的一個指針給函數。
上面是簡單的介紹，接下來是具體的解釋：
數組是什么?什么是左值和右值?
筆者引用《C專家編程》中的一段話：
出現在賦值符左邊的符號有時被稱為左值，出現在賦值符右邊的符號有時被稱為右值。編譯器為每個變量分配一個地址(左值)。這個地址在編譯時可知，而且該變 量在運行時一直保存于這個地址。相反，存儲于變量中的值(它的右值)只有在運行時才可知。如果需要用到變量中存儲的值，編譯器就發出指令從指定地址讀入變 量值并將它存于寄存器中
我對左值的理解和書上有些區別，我把這里的“符號”稱為“對象”，每一個符號都代表一個對象，對象與地址是一一對應的。即如果聲明了 int a，那么 a 作為一個左值時，a 即代表這個保存在某個特定的地址的對象，對這個對象賦值即為把值放在這個特定的地址;a 作為右值時即代表 a 的內容，就是一個單純的值，而不是對象。一個值是不能作為左值的，比如一個常數 1, 1 = a 這樣的賦值語句是無法編譯通過的。在我看來，“左值”義同“對象”，“右值”義同“值”，所以下面“左值”和“對象”指的是相同的東西。但是“左值”又有 一個子集：“可修改的左值”，只有這個子集中的東西才能放在賦值號左邊，因此我認為將引用中的第一句話修改為“出現在賦值符左邊的符號有時被稱為可修改的 左值”更能表達其實際的意思。為什么要引出這個子集，為的就是要把數組分出來，數組是左值，但并不是可修改的左值，因此你也不能直接把數組名放在等號左邊進行賦值。
數組就是數組！
我先把結論放在這里，然后在進行分析：數組就是數組，一個數組名就代表一個數組對象，這個對象內可以有一個或多個元素，每個元素類型都相同;正如 int 就是 int，一個 int 變量名就代表一個 int 類型對象�？吹竭@里，你可能要笑了，這不是什么都沒說嗎，誰不知道數組是這個意思啊，我想知道數組和指針什么關系。其實對數組的認識就是這樣一個返璞歸真過程，看我來慢慢解釋。
以下是代碼：
1 /* 1.c */
2 int main()
3 {
4 int foo[] = {1};
5 int bar = 1;
6 return 0;
7 }
使用 gcc 將其匯編并以 intel 格式輸出匯編語言文件：
1 gcc –S –masm=intel 1.c
關鍵部分：
1 mov DWORD PTR [esp+8], 1
2 mov DWORD PTR [esp+12], 1
esp+8 位置就是那個 int foo[]，esp+12 位置就是那個 int bar�？梢�，給 int 數組的賦值時就像給一個 int 變量賦值一樣，并沒用指針來進行間接訪問，這個 int 數組對象 foo 的內存地址在編譯時就確定了，是 esp+8;正如那個 int 對象 bar 一樣，它的內存地址在編譯時也確定了，是esp+12。
以示區別，我將下面代碼同樣以匯編語言輸出：
1 /* 2.c */
2 #include
3 int main()
4 {
5 int *foo = (int *)malloc(sizeof (int));
6 *foo = 1;
7 return 0;
8 }
匯編的關鍵部分：
1 mov DWORD PTR [esp], 4
2 call _malloc
3 mov DWORD PTR [esp+28], eax
4 mov eax, DWORD PTR [esp+28]
5 mov DWORD PTR [eax], 1
前兩句為 foo分配內存空間，第三句將分配的內存空間地址值賦給 foo，foo 的地址為 esp+28，編譯時已知。下面是賦值部分，首先從 foo 那里得到地址值，然后向這個地址賦值，這里可以看出和給數組賦值的差別，給數組賦值時是將值直接賦到了數組中，而不用從哪里得到數組的地址。
由上面可以看出，數組更像一個普通的變量，編譯時就知道了其地址，可以直接賦值。
數組作為左值
數組不能放在賦值號左邊，但數組仍可以作為一個左值或者說對象出現在語句中，一個重要的例子就是取地址操作：&。取地址操作 &的操作數必須是一個左值，而不能是一個右值。比如一個變量int a = 1，&a 就可以得到 a 的地址，但 &1是非法的，一個單純的數值是沒有地址的。那么對于一個int foo[]，&foo 會返回一個什么樣的值呢?自然是一個指向數組的指針咯，下面的程序可以看出來：
1 int main()
2 {
3 int foo[1];
4 int bar[1];
5 bar = &foo; //故意觸發一個 error
6 return 0;
7 }
那個賦值語句一定會觸發錯誤，我們可以根據編譯輸出來確定它們的類型，錯誤為：
1 error: incompatible types when assigning to type 'int[1]' from type 'int (*)[1]'
沒錯，&foo 返回數據類型為 int (*)[1]，就是一個指向數組的指針。指向數組?指向數組的哪里呢?指向數組對象首地址，正如一個指向 int 對象的指針指向那個 int 對象占有的兩個或四個內存單元的首地址一樣。
把 &foo 賦給一個普通的指針是可以的，不過會觸發一個 warning，因為int * 與 int (*)[1] 并不相容。賦值后普通指針的值與 &foo 的值是相同的，都是數組對象的首地址，只是普通指針把這塊內存當做 int 對象處理而已。
由于 C 語言是弱類型語言，你把 &foo 賦給int **********bar 或者 int *baz都是可以的，都不會導致 error，只會導致 warning，此時你打印出 *bar 或者 *baz 的值都是 foo 中第一個整數的值(前提是指針和數組占用空間大小相等)。正如文章開頭的代碼那樣，以這個整數的值作為一個地址值進行間接訪問(*(*bar))就會導致 非法訪問的錯誤。
數組作為右值
數組作為右值時會發生什么?返回數組對象內的所有值自然不可能，因此 C 語言中采取的方法是數組作為右值時返回對象中元素類型的指針，指針指向第一個元素，類似上一個例子：
1 int main()
2 {
3 int foo[1];
4 int bar[1];
5 bar = foo; //故意觸發一個 error
6 return 0;
7 }
出錯信息為：
1 error: incompatible types when assigning to type 'int[1]' from type 'int *'
數組作為左值和數組作為右值時的區別造成了無數人的困惑與誤解：foo 作為右值時確實等價于一個指針，因為數組無法像普通對象那樣返回它的值，它的元素可能有成百上千個，但作為一個右值時——比如作為取地址操作符的操作數 時，數組就是作為一個數組對象而出現的，而不是指針，取地址返回一個指向數組的指針，而不是指向指針的指針。
接下來再分析下數組指針和指針數組的區別：
數組指針(也稱行指針)
定義 int (*p)[n];
()優先級高，首先說明p是一個指針，指向一個整型的一維數組，這個一維數組的長度是n，也可以說是p的步長。也就是說執行p+1時，p要跨過n個整型數據的長度。
如要將二維數組賦給一指針，應這樣賦值：
int a[3][4];
int (*p)[4]; //該語句是定義一個數組指針，指向含4個元素的一維數組。
p=a; //將該二維數組的首地址賦給p，也就是a[0]或&a[0][0]
p++; //該語句執行過后，也就是p=p+1;p跨過行a[0][]指向了行a[1][]
所以數組指針也稱指向一維數組的指針，亦稱行指針。
指針數組
定義 int *p[n];
[]優先級高，先與p結合成為一個數組，再由int*說明這是一個整型指針數組，它有n個指針 類型的數組元素。這里執行p+1是錯誤的，這樣賦值也是錯誤的：p=a;因為p是個不可知的表示，只存在p[0]、p[1]、p[2]...p[n- 1],而且它們分別是指針變量可以用來存放變量地址。但可以這樣 *p=a; 這里*p表示指針數組第一個元素的值，a的首地址的值。
如要將二維數組賦給一指針數組:
int *p[3];
int a[3][4];
for(i=0;i<3;i++)
p[i]=a[i];
這里int *p[3] 表示一個一維數組內存放著三個指針變量，分別是p[0]、p[1]、p[2]，所以要分別賦值。
這樣兩者的區別就豁然開朗了，數組指針只是一個指針變量，似乎是C語言里專門用來指向二維數組的，它占有內存中一個指針的存儲空間。指針數組是多個指針變量，以數組形式存在內存當中，占有多個指針的存儲空間。
還需要說明的一點就是，同時用來指向二維數組時，其引用和用數組名引用都是一樣的。
比如要表示數組中i行j列一個元素：
*(p[i]+j)、*(*(p+i)+j)、(*(p+i))[j]、p[i][j]
綜上所述一句話就是：數組就是數組，有著自己的特性。
