C/C++數組名與指標區別深層探索

C/C++數組名與指標區別深層探索
 

作者：宋寶華 e-mail:21cnbao_AT_21cn.com [AT -> @]

1. 引言
指標是C/C++語言的特色，而數組名與指標有太多的相似，甚至很多時候，數組名可以作為指標使用。於是乎，很多
程式設計者就被搞糊塗了。而許多的大學老師，他們在C 語言的教學過程中也錯誤得給學生講解：“數組名就是指標”。
很幸運，我的大學老師就是其中之一。時至今日，我日複一日地進行著C/C++項目的開發，而身邊還一直充滿這樣的
程式員，他們保留著“數組名就是指標”的誤解。

2. 魔幻數組名
請看程式（本文程式在WIN32 平台下編譯）：
1. #include <iostream.h>
2. int main(int argc, char* argv[])
3. {
4. char str[10];
5. char *pStr = str;
6. cout << sizeof(str) << endl;
7. cout << sizeof(pStr) << endl;
8. return 0;
9. }
2.1 數組名不是指標
我們先來推翻“數組名就是2.1 數組名不是指標
我們先來推翻“數組名就是指標”的說法，用反證法。
證明 數組名不是指標
假設：數組名是指標；
則：pStr 和str 都是指標；
因為：在WIN32 平台下，指標長度為4；
所以：第6 行和第7 行的輸出都應該為4；
實際情況是：第6 行輸出10，第7 行輸出4；
所以：假設不成立，數組名不是指標
2.2 數組名神似指標
上面我們已經證明了數組名的確不是指標，但是我們再看看程式的第5 行。該行程式將數組名直接賦值給指標，這顯得數組名又的確是個指標！
我們還可以發現數組名顯得像指標的例子：
1. #include <string.h>
2. #include <iostream.h>
3. int main(int argc, char* argv[])
4. {
5. char str1[10] = “I Love U”;
6. char str2[10];
7. strcpy(str2,str1);
8. cout << “string array 1: ” << str1 << endl;
9. cout << “string array 2: ” << str2 << endl;
10. return 0;
11. }
標準C 庫函數strcpy 的函數原形中能接納的兩個參數都為char 型指標，而我們在調用中傳給它的卻是兩個數組名！
函數輸出：
string array 1: I Love U
string array 2: I Love U
數組名再一次顯得像指標！
既然數組名不是指標，而為什麼到處都把數組名當指標用？於是乎，許多程式員得出這樣的結論：數組名（主）是（謂）
不是指標的指標（賓）。
整個一魔鬼。

3. 數組名大揭密
那麼，是揭露數組名本質的時候了，先給出三個結論：
(1)數組名的內涵在於其指代實體是一種資料結構，這種資料結構就是數組；
(2)數組名的外延在於其可以轉換為指向其指代實體的指標，而且是一個指標常量；
(3)指向數組的指標則是另外一種變數類型（在WIN32 平台下，長度為4），僅僅意味著數組的存放地址！
3.1 數組名指代一種資料結構：數組
現在可以解釋為什麼第1 個程式第6 行的輸出為10 的問題，根據結論1，數組名str 的內涵為一種資料結構，即一
個長度為10 的char 型數組，所以sizeof(str)的結果為這個資料結構佔據的記憶體大小：10 位元組。
再看：
1. int intArray[10];
2. cout << sizeof(intArray) ;
第2 行的輸出結果為40（整型數組佔據的記憶體空間大小）。
如果C/C++程式可以這樣寫：
1. int[10] intArray;
2. cout << sizeof(intArray) ;
我們就都明白了，intArray 定義為int[10]這種資料結構的一個執行個體，可惜啊，C/C++目前並不支援這種定義方式。
3.2 數組名可作為指標常量
根據結論2，數組名可以轉換為指向其指代實體的指標，所以程式1 中的第5 行數組名直接賦值給指標，程式2 第7
行直接將數組名作為指標形參都可成立。
下面的程式成立嗎？
1. int intArray[10];
2. intArray++;
讀者可以編譯之，發現編譯出錯。原因在於，雖然數組名可以轉換為指向其指代實體的指標，但是它只能被看作一個指標常量，不能被修改。
而指標，不管是指向結構體、數組還是基礎資料型別 (Elementary Data Type)的指標，都不包含未經處理資料結構的內涵，在WIN32 平台下，sizeof
操作的結果都是4。
順便糾正一下許多程式員的另一個誤解。許多程式員以為sizeof 是一個函數，而實際上，它是一個操作符，不過其
使用方式看起來的確太像一個函數了。語句sizeof(int)就可以說明sizeof 的確不是一個函數，因為函數接納形參
（一個變數），世界上沒有一個C/C++函數接納一個資料類型（如int）為“形參”。
3.3 資料名可能失去其資料結構內涵
到這裡似乎數組名魔幻問題已經宣告圓滿解決，但是平靜的湖面上卻再次掀起波浪。請看下面一段程式：
1. #include <iostream.h>
2. void arrayTest(char str[])
3. {
4. cout << sizeof(str) << endl;
5. }
6. int main(int argc, char* argv[])
7. {
8. char str1[10] = “I Love U”;
9. arrayTest(str1);
10. return 0;
11. }
程式的輸出結果為4。不可能吧？
4，一個可怕的數字，前面已經提到其為指標的長度!
結論1 指出，資料名內涵為數組這種資料結構，在arrayTest 函數體內，str 是數組名，那為什麼sizeof 的結果卻
是指標的長度？這是因為：
(1)數組名作為函數形參時，在函數體內，其失去了本身的內涵，僅僅只是一個指標；
(2)很遺憾，在失去其內涵的同時，它還失去了其常量特性，可以作自增、自減等操作，可以被修改。
所以，資料名作為函數形參時，其全面淪落為一個普通指標！它的貴族身份被剝奪，成了一個地地道道的只擁有4
個位元組的平民。
以上就是結論4。