娓娓道來c指標 (3)指標和數組

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                            (3)指標和數組

在c中指標和數組似乎有著千絲萬縷的關係。其實它們不是一回事：指標是指標，數組是數組，兩者不相同。

說它們有關係，不過是因為常見這樣的代碼：

int main(){int array[] = {1,2,3,4,5};int n = sizeof(array) / sizeof(int);int *p = array;int i;for (i = 0; i < n; i++)printf("p[%d]...%d\n", i, p[i]);system("pause");return 0;}

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在上面的代碼中，指標和下標運算子的結合使用，給人一種指標和數組是一樣的感覺。

本質是：數組名是一個指向數組起始元素的常量指標。這也是數組和指標的唯一聯絡！

之所以可以使用 p[i] 來訪問數組中的元素，是因為在編譯器中 p[i] 被解釋為 *(p+i)，這仍然是指標的功能。對編譯器而言，用p[i]表達*(p+i)的含義是沒有意義的，它只是為了讓人看著舒服，用著方便。這是文法糖：

    p[i]是*(p+i)的簡單寫法，實際上，至少對於編譯器來說，[]這樣的運算子完全可以不存在。

    可是對於人類來說，*(p+i)的寫法在解讀上比較困難，寫起來也麻煩(鍵入量大)。因此，c語言引入[]運算子。

    就像這樣，這些僅僅是為了讓人類容易理解而引入的功能，的確可以讓我們感受到程式設計語言的甜蜜味道(容易著手)，有時我們稱這些功能為文法糖(syntax sugar 或者 syntactic sugar)。

以上摘自《征服c指標》，藉此推薦這本書。書中一針見血地指出：只有在聲明語句中，[]才表達數組的含義，在運算式中，[]與數組無關！

總結起來就是，看似數組的用法：p[i]，其實是*(p+i)的文法糖，p仍然是指標，與數組並無關係。

指標和數組的不同之處，還可以從下面的例子看出

void fun(int array[5]){printf("  sizeof(array)...%d\n", sizeof(array));}int main(){int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };printf("  sizeof(array)...%d\n", sizeof(array));fun(array);return 0;}

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從運行結果看，函數形參雖然用數組的方式進行了聲明，但仍然被當做指標。這揭示了c語言中傳遞數組時的規則：傳遞過去的是地址，是指向數組起始元素的地址。之所以這樣，基於兩點;

1. 從效率上考慮，若是把整個數組賦值過去，太耗時，也耗空間。還不如傳地址過去，使用同一份內容。
2. 在c語言設計之初，賦值操作就僅限於基本類型(char、int、float……)，而數組是彙總類型。

這給我們的編程啟示是：傳遞數組時，不要忘了把數組大小也傳遞過去。否則，函數那邊由於不知道數組大小，極易越界。應這樣設計函數 void fun(int *array, int n)，n是數組大小。還有一點需要指出，即使函數被設計成void fun(int array[5], int n)，array依然被看成是指標。也就是說即使數組帶了長度，該長度也會被編譯器忽略掉。一句話：形參中的數組統統看成指標。既然如此，還不如直接寫成void fun(int *array, int n)。指標的形式，更能表達本意。

再思考：如果p[i]是*(p+i)的意思，由於加法具有交換律：p+i=i+p，那麼i[p]同樣可以表達p[i]的意思，是這樣的嗎？實驗驗證：

int main(){int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };int n = sizeof(array) / sizeof(int);int *p = array;int i;for (i = 0; i < n; i++)printf("  %d[p]...%d\n", i, i[p]);return 0;}

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實驗證明，我們的猜想是正確的：p[i]確實是*(p+i)的文法糖。i[p]這樣的寫法是否很逆天呢！
總結：只有在函數形參中，僅有這一種情況，聲明的數組，如 int array[]會被看作是指標。其它情況下，指標與數組並無聯絡。
&array的含義還有一點，對於 int array[5];array表示指向數組起始元素的指標，那麼&array又是什麼呢？實驗下：

int main(){int array[] = { 1, 2};printf("   array...%p\n", array);printf("  &array...%p\n", &array);printf("&array+1...%p\n", &array+1);return 0;}

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分析實驗結果：0031FCEC與0031FCE4相差8，而sizeof(array)就是8。結論就是：array和&array都是指標，但類型不同。array的類型是int*，而&array的類型是int(*)[2]。array是指向普通int類型的指標；&array是數組指標，該數組元素是int類型的，且數組大小是2。至於array和&array兩者的值是一樣的，應該很好理解。
補充標量(scalar)：簡單講，標量就是指char、int、double和枚舉類型等數值類型，再加上指標。至於數組、結構體和共用體這樣將多個標量進行組合的類型，我們稱之為彙總類型(aggregate)。

那麼為什麼int(*)[2]表示的是數組指標呢？這需要透徹理解c的聲明文法。又比如，二維數組(更甚者，多維陣列)的數組名又是什麼類型的指標呢？這需要瞭解c中數組的實際含義，後序講解。