【C语言】指针与数组的潜在联系

目录

前言

改变固有数组的平面思维

注意:

数组操作与指针等价

指针数组

数组指针

笔试加深理解:

        解析:


前言

        《C Traps and Pitfalls》(C语言缺陷与陷阱)中有一句著名的见解:

        “在C语言中,指针与数组这两个概念之间的联系时如此密不可分,以至于如果不能理解一个概念,就无法彻底理解另一个概念。”


改变固有数组的平面思维

        在本质上,C语言只有一维数组,只是数组的元素可以是任意类型的对象,当然也可以是一个数组!于是,这样就产生了高维数组!


        对于:

​int arr[6][4];

        在上图中,arr是一个一维数组,内部含有六个元素;每个元素(arr[0],arr[1]......arr[5])的类型是一个数组类型,假设这个数组(arr[0],arr[1]......arr[5])中的元素   arr[i][j]    是整形,那么这个数组(arr[0],arr[1]......arr[5])的类型是  int (*)[4]  ;

        换句话说:

        这个语句声明的arr是一个数组,该数组拥有6个数组类型的数据,其中每个元素都是一个拥有4个整形元素的数组。(而不是一个拥有4个数组类型的数组,其中每一个元素是一个拥有6个整形元素的数组)

        其实,对于数组arr,它就是一个主串(主数组)上伸出了许多子串(子数组);类似于河流的主流外有许多支流:

        它可以是随意分布的,我们平时为了清晰,我们一般画图将二维数组画成二维棋盘形状。

        我们实际上可以将数组画成任意分布,只要满足C标准: 

 (二维平面不好演示,请自行脑补拖把头每根布的分布)

        其实,我们也可以从数组arr的创建格式上看出端倪:

int arr[6][4];//请重新审视这段代码,以便于加深对他的理解

        这段代码可以翻译为:

        创建一个名字为arr的数组,内部元素为6个  int (*)[4]  类型的数组。其实就是从前到后对这段代码进行翻译。

注意:

         这样一边翻译一边理解的思想是十分重要的,如果不采取这样的思想,那么对于数组指针,指针数组,函数指针,函数指针数组 的理解和区分 将十分困难!

数组操作与指针等价

        对于一个数组,我们只能做两件事:

        确定该数组的大小  以及  获得指向该数组下标为0的元素的指针。

        对于其他有关数组的操作,其实本质上就是指针的操作。也就是说:任何一个数组下标的运算都等同于一个对应指针的运算,因此,指针操作与数组操作是可以相互转化的。

        数组可以看作是一组相邻的内存单元的集合,而指针则是一个指向内存地址的变量。由于数组实际上就是一段连续的内存空间,因此可以使用指针来访问数组中的元素。

        具体来说,可以将数组名看作是一个指向数组第一个元素的指针,即数组名本身就是一个地址。因此,使用指针变量来对数组进行操作就非常方便,如以下示例:

​
int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
int *p = arr;   // 将数组名赋值给指针
for (int i = 0; i < 5; i++) {
  printf("%d ", *(p + i));  // 使用指针来访问元素

指针数组

        C语言中的指针数组是指一个数组,其中的每一个元素都是一个指针。这样的数组可以用于存储多个指针,以便对它们进行操作。

        例如,一个指针数组可以用于存储不同类型的指针,如整型指针、字符型指针、结构体指针等:

int *ptrArray[10];     // 整型指针数组,包含10个元素
char *strArray[5];     // 字符型指针数组,包含5个元素
struct person *personArray[100];     // 结构体指针数组,包含100个元素

        可以通过下标来访问数组中的元素,并对其进行操作:

int a = 10, b = 20, c = 30;
int* ptrArray[3] = { &a, &b, &c };

for (int i = 0; i < 3; i++) {
    printf("%d ", *ptrArray[i]);    // 指针数组中的每个元素都是整型指针,需要使用 * 解引用
}

// 输出结果为:10 20 30

数组指针

        在C语言中:

        整形指针变量: int * pint; 存放的是整形变量的地址,能够指向整形数据的指针。
        浮点型指针变量: float * pf; 存放浮点型变量的地址,能够指向浮点型数据的指针。
        那数组指针变量应该是:存放的应该是数组的地址,能够指向数组的指针变量。


        数组指针本质上是一个指针变量,但它可以指向一个数组,从而允许对数组的操作。

由于结合性的问题,数组指针的写法与指针数组的大不相同:

int *p1[10];
int (*p2)[10];

解释:

        1.是前文介绍的指针数组;

        2.p先和*结合,说明p是⼀个指针变量变量,然后指着指向的是⼀个⼤⼩为10个整型的数组。所以
        p是⼀个指针,指向⼀个数组


这里要注意:[ ]的优先级要高于*号的,所以必须加上()来保证p先和*结合。

初始化:

int arr[10] = {0};
int(*p)[10] = &arr;

应用数组的地址初始化数组指针。并且,数组指针p与arr的类型是相同的。

这照应了本文的第一部分,数组指针是高维数组的基础。


        现在有了一定的知识基础,不妨做一些题目检测一下: 

笔试加深理解:

题目1:

​
#include <stdio.h>
int main()
{
int aa[2][5] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 };//#

int *ptr1 = (int *)(&aa + 1);//*

int *ptr2 = (int *)(*(aa + 1));//¥

printf( "%d,%d", *(ptr1 - 1), *(ptr2 - 1));//&
return 0;
}

​

        解析:

        #行:

        对数组aa初始化,aa两行五列;

        *行:

        创建整型指针ptr1, 取出aa的地址 +1 后强制类型转化为int*,放入ptr1;

        对数组的地址运算,实际上+1表示跳过整个数组。此时ptr1指向数组紧跟着的一个元素的地址。

        表达式的类型是int (*)[5],强制类型转化后是int*,刚好可以存入ptr1中。

        ¥行:

        aa+1 中的aa表示数组首元素的地址,是  int aa[0] 的地址, 这一点很重要——这第三次照应了数组aa是一维数组,每一个元素也是一个数组,那么aa中的每一个元素都是数组类型,而不是aa中的元素类型是int型。

        aa + 1 表示指向第二行,存放的是第二行的地址,表示第二行的首元素地址。

        &行:打印*(ptr1-1),即数组最后一个元素;打印*(ptr2-1),即第二行前的一个元素。

结果:


完~

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