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前言
數(shù)組名和指針是兩個往往很容易讓人們混淆的概念,很多人以為數(shù)組名就是一個指針,也有很多人知道數(shù)組名不同于指針但是僅知道數(shù)組名的值不能像指針一樣改變,例如你可以寫出下面這樣的代碼:
int *p;
p++;
卻不能寫這樣的代碼:
int a[];
a++;
那么數(shù)組名跟指針之間到底有什么區(qū)別呢?
區(qū)別一
在聲明上,除了作為函數(shù)參數(shù)的數(shù)組名總是編譯器轉(zhuǎn)化成指針,其他情況下,數(shù)組名就是數(shù)組名,指針就是指針,二者不能混淆,你不能在一個文件中定義一個數(shù)組,而在另一個文件中把它聲明成一個指針。
char a[]; //定義一個數(shù)組a extern char* a; //在另一個文件中將a聲明成一個指針
在編譯器中,符號表用來存放C語言中有關(guān)標識符的屬性信息,這些信息集中反應了標識符的特征屬性。
等到詞法分析到代碼聲稱的各個階段的時候,編譯器需要根據(jù)源代碼提出的要求,從表中獲取不同標識符的不同屬性。
值得注意的是,數(shù)組標識符的屬性和指針是完全不同的。因此,在一個文件中定義一個數(shù)組的時候,編譯器會把它記錄在符號表中,而在編譯器分析另一個文件中的聲明時,通過符號的語義檢查發(fā)現(xiàn)不一致。
也許這樣的聲明可以編譯通過(在gcc下通過了),但是把一個數(shù)組名當成一個指針來使用,別指望它能運行起來。
區(qū)別二
指針是一個變量,而數(shù)組名不是。數(shù)組名是數(shù)組的首地址,即它本身就是一個地址,對應到匯編語言級別就是一個常量,一個固定的數(shù)(地址)。因此數(shù)組名不能進行++,--等運算。
在大多數(shù)編譯器中,對數(shù)組的引用a[i]總是被編譯器改寫成 * (a+i) 的格式。
也就是說,編譯器每遇到a[i],都會把它當作 * (a+i) 來處理。我們都知道, * addr 表示內(nèi)存中 (addr) 的位置存儲的值,比如 * 0x8048000 就表示地址為 0x8048000 的內(nèi)存中所存儲的值。所以 a[i] 就表示a的值加上i所得到的數(shù)作為一個內(nèi)存地址里面所存儲的值。
那么a的值是什么呢?
編譯器在做詞法分析和語法分析的時候,遇到一個數(shù)組的定義,就會把數(shù)組的有關(guān)信息匯集在一個叫做“信息向量”的表各種,其中的信息包括數(shù)組的類型,維數(shù),各維的上、下邊界,以及數(shù)組的首地址,然后將這個“信息向量”相關(guān)信息存儲在符號表中。
數(shù)組定義后位置就是固定的,因此其首地址可以在編譯階段得到。當編譯器到達代碼生成的各階段時,每次遇到數(shù)組名這個標識符,編譯器都會從符號表中取出這個數(shù)組的首地址,然后用這個地址來替代數(shù)組名。
例如,假設(shè)數(shù)組a起始地址是0x8048000,則a[1]就會被編譯器轉(zhuǎn)化成 * (0x8048000+1) ,因此在生成的匯編代碼中,數(shù)組名已經(jīng)完全被轉(zhuǎn)化成一個常量,一個固定的數(shù)(地址)。
但是,對于指針p,它是一個變量,其值存儲在地址&p中,這個值在編譯時是不能得到的。因為是變量,所以指針可以作為表達式中的左值操作,如++或--,而被認為是常量的數(shù)組名卻不可以。
正如你可以騎走一輛自行車,但是不能騎走一棵樹。另外,C語言把數(shù)組下標改寫成指針偏移量的根本原因是指針和偏移量是底層硬件所使用的基本模型。
區(qū)別三
對數(shù)組的引用,如a[i],或 * (a+1) ,需要訪存一次;而對指針的引用,如 * (p+1) ,需要訪存兩次。
如果理解了第二條的解釋,這個應該就不難理解。因為a被認為是常數(shù),所以取 * (a+1) 的值只需將a所表示的常數(shù)加1,然后從得到的地址里訪存取一次即可。
而對于指針,需要先從&p這個地址里把p的值取出來,然后加1,再從得到的地址里訪存取一次,一共需要兩次訪存。
區(qū)別四
假設(shè)a是一個數(shù)組名,而p是一個指針,當你使用 a 和 &a 時,得到值是一樣的,都是數(shù)組的起始地址。
而使用 p 和 &p 時,得到的值是不一樣的, p 表示指針 p 所指向的地址,而 &p 表示 p 這個變量的地址。再假設(shè):
p = a;
則 p 就表示數(shù)組a的起始地址,而&p是存儲數(shù)組a的起始地址的那個地址。
這是因為編譯器把a當成數(shù)組首地址,而&a當作數(shù)組第一個元素的地址,因此得到的值是一樣的。
另外,sizeof(a)得到的是a所表示的數(shù)組的大小,而sizeof(p)得到的是指針的大小。
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