【C语言进阶深度学习记录】二十四 指针与数组的本质分析一

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1 回顾–数组的本质

在之前的文章，已经学习了数组的本质分析。下面再来回顾一下：

• 数组是一段连续的内存空间
• 数组名可以看做是指向数组第一个元素的常量指针

那么数组名加1的意义是什么？指针运算呢？

看一下代码：

• 28-1.c

#include <stdio.h>

int main()
{
    int a[5] = {0};
    int* p = NULL;
    
    printf("a = 0x%X\n", (unsigned int)(a));
    printf("a + 1 = 0x%X\n", (unsigned int)(a + 1));
    
    printf("p = 0x%X\n", (unsigned int)(p));
    printf("p + 1 = 0x%X\n", (unsigned int)(p + 1));
    
    return 0;
}

• 编译运行的结果如下：

从以上的运行结果来看:

• 数组名加1得到的结果是数组元素首地址的值，加上一个元素类型的大小。如上代码是数组首元素地址加上int类型的大小4
• 对于指针的运算：指针是一种特殊的变量，与整数的运算规则与数组名很类似，如下图公式（指针p）：

当指针p指向一个同类型的数组时：

• p+1 将指向当前元素的下一个元素
• p-1 将指向当前元素的上一个元素

2 指针的运算

下面两点非常重要，务必记住;

• 指针之间只支持减法运算。其他运算例如加法是不支持的
• 参与减法运算的指针类型必须相同

注意，指针虽然支持减法运算，但是：

1. 只有当两个指针指向同一个数组中元素的时候，指针相减才有意义。其意义在于指针所指向元素的下标差
2. 当两个指针所指向元素不在同一个数组中时，指针相减结果未定义。

2.1 指针运算代码案例分析

• 代码28-2.c

#include <stdio.h>

int main(){

    char s1[] = {'H','e','l','l','o'};
    int i = 0;    
    char* p0 = s1;  //相当于 cgar* p0 = &s1[0];
    char* p1 = &s1[3];    
    char s2[] = {'W','o','r','l','d'};
    char* p2 = s2;
    
    int* p = &i;
    
    printf("%d\n", p0 - p1);
    //printf("%d\n", p0 + p2);  //error
    printf("%d\n", p0 - p2);
    //printf("%d\n", p0 - p);    //error
    //printf("%d\n", p0 * p2);   //error
    //printf("%d\n", p0 / p2);   //error
    
    return 0;
}

• 编译运行结果为：
  -3
  5

• 上述代码注释掉的部分编译会出错。说明指针不支持除减法以外的运算
• 减法运算的意义在于指针所指向元素的下标差
• 不是指向同一个数组元素的指针相减，结果未定义。如上面的p0-p2=5，这的结果是未定义的.

3 指针的比较

• 指针也可以进行关系运算（<,<=,>,>=）
• 指针的关系运算，只有在指针指向的数组元素在同一个数组内才有意义。否则虽然编译不会报错，但是没有什么意义。
• 参与比较运算的指针类型必须相同,否则编译会给出警告。且这种比较也没有什么意义。

3.1 指针运算的应用代码案例分析

• 28-3.c

#include <stdio.h>

#define DIM(a) sizeof(a) / sizeof(*a)

int main(){
 
    char s[] = {'H','e','l','l','o'};
    char* pBegin = s;
    char* pEnd = s + DIM(s);
    char* p = NULL;
    
    printf("pBegin = %p\n", pBegin);
    printf("pEnd = %p\n", pEnd);
    
    printf("Size = %d\n", pEnd - pBegin);
    
    for(p=pBegin; p<pEnd; p++){
        printf("%c", *p);
    }    
    
    printf("\n");

    return 0;
}

• 编译运行结果为：

以上代码比较简单，这里就不再分析了。

4 总结

• 数组声明时，编译器自动为其分配一片连续的内存空间
• 指针声明时，只为指针分配了容纳地址值的4字节空间（32位系统）。这足以看出数组并不等于指针，两者差异很大
• 指针可以和整数进行运算，其结果仍然为指针
• 两个指向同一个数组内元素的指针的减法运算，代表数组元素的下标差
• 指针之间的比较运算需要指针的类型相同。