【C语言】:对(一维)数组与指针的深入理解(1)

简介: 【C语言】:对(一维)数组与指针的深入理解(1)

1.数组名的理解

以前我们在使用指针访问数组内容时,有这样的代码:

#include <stdio.h>
int main()
{
  int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
  int* p = &arr[0];
}

这里我们使用 &arr[0] 的方式拿到了数组第一个元素的地址,但是数组名本身就是首元素地址,我们来进行测试:

#include <stdio.h>
int main()
{
  int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
  printf("&arr[0]  = %p\n", &arr[0]);
  printf("arr      = %p\n", arr);
  return 0;
}

输出结果:

我们发现数组名和数组首元素的地址打印出来一模一样,数组名就是数组首元素(第一个元素)的地址。

那么下面的代码会让大家产生疑惑:

#include <stdio.h>
int main()
{
  int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
  printf("%zd\n",sizeof(arr));
  return 0;
}

输出结果:

如果arr是首元素地址,那么在32位/64位平台下的地址大小应该是4/8个字节,但是这里是40个字节,这又该怎么解释呢?

其实数组名就是首元素地址是对的,但是有两个例外:

  • sizeof(数组名)
    sizeof中单独放数组名,这里的数组名表示整个数组,计算的是整个数组的大小,单位是字节。
  • &数组名
    这里的数组名表示的是整个数组,取出的是整个数组的地址(整个数组的地址和数组首元素地址是有区别的)

除上述两种情况外,任何地方使用数组名,数组名都表示首元素地址

我们再试一下这个代码:

int main()
{
  int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
  printf("&arr[0]  = %p\n", &arr[0]);
  printf("arr      = %p\n", arr);
  printf("&arr     = %p\n", &arr);
  return 0;
}

输出结果:

三个打印出来的值都一模一样,这下我们又迷了,arr和&arr到底有啥区别呢?

接下来再来试试这个代码:

int main()
{
  int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
  printf("&arr[0]    = %p\n", &arr[0]);
  printf("&arr[0]+1  = %p\n", &arr[0]+1);
  printf("arr        = %p\n", arr);
  printf("arr+1      = %p\n", arr + 1);
  printf("&arr       = %p\n", &arr);
  printf("&arr+1     = %p\n", &arr + 1);
  return 0;
}

输出结果:

我们可以发现&arr[0]和arr 加1都相差4个字节,是因为&arr[0]和arr都是首元素地址,+1就是跳过一个元素,这里的元素是整型。

但是&arr和&arr+1相差了40个字节,这就是因为&arr是整个数组的地址,+1跳过的是整个数组。

画图演示:

这样我们就理解了arr与&arr的区别。

2.使用指针访问(一维)数组

有了前面的知识以及数组的特点,我们就可以使用指针访问数组了。

我们能够使用指针访问数组主要基于以下两个原因:

  1. 数组在内存中是连续存放的。
  2. 指针±整数运算,方便我们获得每一个元素的地址
int main()
{
  int arr[10] = { 0 };
  //使用指针来访问数组
  int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
  //输入10个值
  int* p = arr;
  int i = 0;
  for (i = 0; i < sz; i++)
  {
    //输入一个值
    scanf("%d", p + i);// p+i == &arr[i]
  }
  //输出10个值
  for (i = 0; i < sz; i++)
  {
    printf("%d ", *(p + i));
  }
  return 0;
}

输出结果:

其实上述代码中的第13行与第19行可以进行变更修改:

这里由读者自行写代码试验。

3.(一维)数组传参的本质

要讨论(一维)数组传参的本质,我们可以先从一个问题开始,我们之前都是在函数外部计算数组的元素个数,那我们可以把数组传给一个函数后,在函数内部求数组的元素个数吗?

代码1:在函数外求元素个数

void print(int arr[], int sz)
{
  int i = 0;
  for (i = 0; i < sz; i++)
  {
    printf("%d ", arr[i]);
  }
}
int main()
{
  int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
  int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
  print(arr, sz);
  return 0;
}

输出结果:

代码2:在函数内求元素个数

void print(int arr[])
{
  int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
  int i = 0;
  for (i = 0; i < sz; i++)
  {
    printf("%d ", arr[i]);
  }
}
int main()
{
  int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
  print(arr);
  return 0;
}

输出结果:

从输出结果我们可以知道,在函数内外计算元素个数的两个程序运行的结果不同,代码2明显与我们的预期结果不相符,这是为什么呢?

要检查哪里出了问题,我们可以对代码2进行调试:

经过调试,我们发现了当程序执行到print函数计算sz时,结果并不是数组的元素个数10,而是1,所以for循环只执行一次,打印输出结果为1。

为什么sz=1呢?这是我们要思考的地方。

原因是因为主函数中print(arr)中的arr数组名就是数组首元素的地址,当我们实参传入arr时,实参本质上是用指针变量接收的,所以print函数我们也可以定义成:

void print (int * p)//这里应该是指针
{
}

所以数组传参的时候,形参是可以写成数组形式的,但是本质上还是指针变量

所以代码2中sizeof(arr)实际上计算的是一个指针变量的大小,在x86环境下大小为4,而一个元素的大小也是4,所以相除得sz=1。

综上所述,我们可以知道:

  1. 数组传参的本质是传递了数组首元素的地址,所以形参访问的数组和实参的数组是同一个数组。
  2. 形参的数组是不会单独再创建数组空间的,所以形参的数组可以省略掉数组的大小。
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