指针与数组间的“恩恩怨怨”

最近在学习语法的时候有了不小的收获，对数组和指针这两个玩意有了一些新的认识，也发现自己以前的理解存在很大的问题，谨以此文梳理吾之所得

前言

指针就是指针，指针变量在64位系统下始终占8个byte，指针可以指向任何地方，但不是任何地方都可以通过指针变量访问的

数组就是数组，是相同类型变量组成的集合（就是数学中集合的意思），数组的大小由组成变量的类型和元素的个数决定，满足等式：数组大小=元素类型大小*元素个数

这二位是八竿子打不着，完全没有任何关系

为什么要强调二者没有任何关系呢？

因为他们经常“穿着相同的衣服”逗你玩，不信看下面代码

void Usart_Printf(u8 *str){u8 data=0;do{// 		  USART_SendData(USART2,str[data]);//发送一个字USART2->DR = ( str[data]& (uint16_t)0x01FF);while(USART_GetFlagStatus(USART2,USART_FLAG_TXE)==RESET);//等待单字发送完成data++;}while(str[data]!=0);  //判断数据是否发送完成                                                  }

肯定会有人（以前的我）会认为str[data]为数组的一个元素，究竟是不是，看了下文你就明白了

1.数组（一维）

1.1数组的内存布局

int a[5];

定义了一个整形的数组a,其内存布局示意图如下：

首先编译器会根据定义数组的类型与元素个数划分出一块连续内存，再与a关联起来

a作为右值时 ¹，代表数组首元素的首地址而非数组的首地址，a不能作为左值

a[0]、a[1]…这些是a的元素，我们可以通过其访问这些元素的内容，但并不是说他们是这些元素的名字（了解即可，不求甚解）

1.2 a、&a、&a[0]的区别

这三者的区别，可能有朋友会傻傻的分不清，前面我们说了，a作为右值时代表数组首元素的首地址而非数组的首地址（不理解没关系，下面用实例证明），借用陈老师的《C语言深度解剖》里的话“省政府和市政的区别----&a[0]和&a 的区别”，&a表示整个数组的首地址如同四川的省政府在成都，&a[0]表示数组首元素的首地址如同成都的市政府也在成都，二者虽然在数值上是相等的，但物理意义完全不相同，而a与&a[0]则是等价的

实例证明：

#include "string.h"
#include "stdio.h"
int main()
{int a[5]={1,2,3,4,5};printf("%d %d %d\n",&a[0],a,&a);printf("%d %d %d",&a[0]+1,a+1,&a+1);return 0;}

运行截图：

&a[0],a,&a的值都为6422016（编译器分配的内存地址）看似没什么区别

但是：

&a[0]+1,a+1,&a+1的值分别为6422020、6422020、6422036，前两者的由6422016+sizeof(int)（首元素的首地址加上元素类型所占的空间）得来，可见二者没有任何区别，而&a+1则是由6422016+sizeof(int)*5（数组的首地址加上数组占的大小）得来

其实是通过物理意义来理解，“+1”就是在原有基础上移动一个单位，前二者表示元素的首地址其基础就是元素，后者表示的是数组的首地址其基础就是数组

相信看到这的朋友对数组已经有了相当的了解，接下来就来看看指针——“披着羊皮的狼”

2.指针

2.1指针的内存布局

int *p

定义指针p,其内存布局示意图如下：

如上图所示，我们把 p 称为指针变量,p 里存储的内存地址处的内存称为 p 所指向的内存，指针变量 p 里存储的任何数据都将被当作地址来处理，变量p本身的地址未知（根据编译器分配的不同而不确定）

*p前面的类型说明p所指向的内存存的数据类型

2.2 “*”好比门钥匙

如何理解 “ * ”？

我们已经知道指针变量p里面存的是且只能是地址，如果把这个地址比作是门牌号（某小区几单元几楼几号），那么 “ * ” 就好比是门钥匙，要知道门里有什么，那必须的要打开门吧，同理要知道地址对应的内存存了什么东西就必须要这把“钥匙” “ * ”

2.3 int * p = NULL 和 * p = NULL 有什么区别？

这是指针中比较经典的一个问题

首先说NULL在数值上和0是相等的，但和0的意义完全不同

在stdio.h中NULL的定义如下：

#if !defined(NULL) && defined(__NEEDS_NULL)
#ifdef __cplusplus
#define NULL    0
#else
#define NULL    ((void *)0)
#endif
#endif

C++中被宏定义为0，C中被宏定义为空指针常量

int * p = NULL这句代码的意思是：定义一个指针变量 p，其指向的内存里面保存的是 int 类型的数据；在定义变量 p 的同时把 p 的值设置为0x00000000，而不是把*p 的值设置为 0x00000000

*p = NULL这句代码的意思是：给指针变量p所指向的内存赋值为0

2.4 p、&p、*p、p+1、*p+1、 *(p+1)、p[1]、&p[1]

• p为指针变量，存储所指向内存的地址，类似于数组首地址a
• ‘&’都不陌生，很明显这里是取地址符号，&p表示求取指针变量p本身的地址
• *p带上了“钥匙”对吧，那它的功能必定就是获取“房间”里的东西，没错 *p就是获取所指向地址内存所存储的数据类似于数组a[0]
• p+1表示在p的基础上移动一个“单位”，这里的“单位”就相当于数组中的下一个元素
• *p+1表示在 *p的基础上加上1，这里的1理解为阿拉伯数字1，e.g. 如果 *p=1，那么 *p+1=2，注意这里并不是理解为“1+1=2”，而是1的ascll码‘0x31’+1=‘0x32’，‘0x32’对应就为字符2
• *(p+1)很好理解，就是C语言运算符的优先级而已，不用说()的优先级当然高于 *
• p[1]等价于*(p+1)，这玩意就是“披着羊皮的狼”不注意还真会弄成是数组，这玩意完全可以当成数组元素那样理解，但和数组没有半毛钱关系，e.g. char *p=“Exclusive is handsome.”，p[0]=‘E’,p[1]=‘x’…
• &p[1]就是取当前存储内容对应的地址

下面上代码帮助大家理解：

#include "string.h"
#include "stdio.h"
int main()
{int *p="ExclusiveTP is handsome.";printf("%d\n",sizeof(p));printf("%d %d %d %d\n",p,&p,p+1,&p[1]);printf("%c %c %c %c",*p,*(p+1),*p+1,p[1]);return 0;}

运行结果截图：

到这里我们现在可以明确分辨出前言部分中Usart_Printf(u8 *str)定义的是一个指针变量str，至于str[data]不过是“披着羊皮的狼”而已

3.指针数组与数组指针–傻傻的分不清

啥情况，指针数组？数组指针？不是说指针和数组没有半毛钱关系吗？^ - ^

是的，指针和数组没有半毛钱关系，但在某种情况下二者是可以结合的，就比如‘+’，‘-’都是算术运算符号，二者是独立存在的没有关系，但你总是会遇见加减混合运算吧，指针数组和数组指针就可以理解为混合体

3.1指针数组与数组指针的内存布局

指针数组：首先它是一个数组，数组的元素都是指针，数组占多少个字节由数组本身决
定，它是“储存指针的数组” 的简称

数组指针：首先它是一个指针，它指向一个数组，在 64 位系统下永远是占 8 个字节，
至于它指向的数组占多少字节，不知道，它是“指向数组的指针” 的简称

二者定义如下：
int *p1[5];
int (*p2)[5];

哪一个是指针数组？哪一个是数组指针？

这里需要明白一个符号之间的优先级问题，“ [] ” 的优先级比 “ * ” 要高，p1 先与 “ [] ” 结合，构成一个数组的定义，数组名为 p1， int *修饰的是数组的内容，即数组的每个元素，那现在我们清楚，这是一个数组，其包含 5 个指向 int 类型数据的指针，即指针数组

至于 p2 就更好理解了，在这里 “ （） ” 的优先级比 “ [] ” 高， “ * ” 号和 p2 构成一个指针的定义，指针变量名为 p2， int 修饰的是数组的内容，即数组的每个元素，数组在这里并没有名字，是个匿名数组，那现在我们清楚 p2 是一个指针，它指向一个包含 5个 int 类型数据的数组，即数组指针

下面附上二者的内存布局图帮助理解

老道只能“抛砖引玉”，因为我实则是搞硬件的，对数组和指针的要求并不是很高^ - ^

加油！拼命干才会百分百成功，下一篇再见!

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1. 右值为放在等号右边的值，左值即为等号左边的值 ↩︎