再談C語言中數組和指針之間的互操作

2019-11-17 05:18:35

字體：大中小

來源：轉載

供稿：網友

　　我曾說過，在C語言中只有一維的數組（這是我對數組的看法），而且數組元素可以是任何類型的數據（或對象），自然也可以是另外的一個數組（因為數組也是一種數據類型）。所以假如你堅持要說有多維數組，那也不是不可能的事情。我們只要把一個數組賦值給另一個數組的元素就可以了。當然了，我們必須保證在程序編譯期數組的大小是一個固定的常數。

　　其實，數組的操作很簡單的。只要我們確定一個數組的大小和指向該數組下標為0的元素的指針，其他的任何一個數組下標的運算都等同于一個對應的指針運算，所以我們說“數組和指針是可以相互操作的”。兩者的本質是一樣的。甚至我們還可以把數組看作是一個“指針”的集合。

　　我可以通過如下的方式聲明一個數組：

char name[10];
　　這個語句聲明了name是一個擁有10個字符型元素的數組。類似的

strUCt student{
int tid[4];
char name[10];
char sex;
char address[25];
} std[100];
　　這里聲明了std是一個擁有100個元素的數組，而且std中的每一個元素都定義了一名學生的基本信息，每一個元素都是一個結構，其中包括一個擁有4個整形元素的數組（tid[4]）,用來記錄學生的學好；還有一個擁有10個字符型元素的數組（name[10]），用來記錄學生的名字；一個用來記錄學生性別的字符（sex）;還有一個記錄學生住址，擁有25個字符型元素的數組（address[25])。數組是一個很靈活的結構。

　　所謂的“二維數組”或“矩陣”是很輕易聲明的，例如：

int week[7][24];
　　這里把聲明week聲明為一個擁有7個數組元素的數組（這樣解釋，不會感覺奇觀吧），其中每一個元素都是擁有24個整數型元素的數組。注重了不能把week理解為一個擁有24個數組元素的數組，其中每一個元素是一個擁有7個整形元素的數組。還有，假如week不是用于sizeof的操作數，那么它總是被一個指向week數組起始地址的指針。這里又和指針磨合了。假如一個指向的是一個數組的一個元素，那么我們只需給這個指針加上一個自然數i(0 =<i <數組的上邊界的值)，那么就可以得到一個指向該數組的弟i個元素的指針。假如在此基礎上減去1，那么就得到了一個指向前一個元素的指針。這樣的操作很簡單很靈活的。但是這兒也有一個誤區：好多人都認為“給一個指針加一個整數，就等同于給該指針的二進制數表示加上一個同樣的整數”。其實，這是一個很輕易犯的錯誤了，至少在初學C語言的時候，我就犯過這個錯誤，而且不僅一次。其實，這兩者的含義是截然不同的。假設我們有一個這樣的指針聲明語句：

int *p;
　　那么p自然是一個指向整數指針了，那么p+1指向的是計算機內存的下一個整數，而不是指向指向地址的下一個內存位置。也就是說程序的邏輯地址一般都不同于實際的物理地址。

　　假如有兩個指向同一個數組的元素，那么我們可以通過這兩個指針之間的算術運算得到一些有意義的表達式。比如，

int *pointer;
int *ip = pointer + i;
　　那么我們可以通過指ip-pointer得到i的值。假如ip和ponter指向的不是同一個元素，那么我們就無法保證這個操作的正確性，雖然他們在內存地址上相差一個整數倍。

　　讓我們通過下面的一個例子來看看數組和指針操作的等效性和靈活度：

　　假如我們在程序中聲明了以下兩個語句，

int a[12];
int *p;
　　那么我們可以對數組和指針進行相應的操作了：

(1) p = a;

　　因為a ＝ a[0],所以這里就有p=a[0]了,即p和a都指向數組的第一個元素；

(2) p = p + 1;

　　這也是正確的。它等效于p = a[1];

(3) p++;

　　這個語句等效于 p = a[2];

　　還有：

　　p = &a; 這樣的語句ANSI C中是錯誤的，這一點在前一篇文章我已經聲明過，因為這兩個操作數的類型很顯然是不匹配的，即&a是一個指向數組的指針而p是一個整型指針。所以此類操作是非法的。有時可能會僥幸的通過（因為有些編譯器提供商不一定嚴格的按照ANSI C的保準來開發自己的編譯器），但是我們不提倡這種做法。

　　數組元素的引用

　　這是一個足夠讓人糊涂的問題。先看一看下面這個語句是否正確：

a + i = a + i;
　　也許你會說很顯然是正確的，因為它非凡象一個兩元加法運算。雖然答案的前一半是正確的，但是問題的實質可不是這樣的。為了回答之一個問題我們需要從數組元素的引用說起。

　　在前面我們聲明了a為一個擁有12個整型元素的數組,而且我們知道a是一個指向該數組的第一個（0位元素）元素的指針，所以按照指針的性質我們可以知道*a就是對數組的第一個元素的引用。你可以通過如下的方式給數組的第一個元素賦值：

*a = 2005;
　　明白了這一點，那么其他元素的賦值和引用也是類似的。*(a+3)是對數組的弟3個元素的引用，而其賦值可以是：

*(a+3) = 2006;
　　然而，由加法的交換律，可以知道1+a = a+1，所以a+i = i+a;

　　因為 *(a+i) = *(i+a)。

　　現在讓我們想一想如何用指針來操作我們的二維數組吧。

　　前面我們聲明了一個二維數組week,那么week[2]代表什么意思呢？我想假如明白了前面的講解，那么這個問題就一如反掌了。week[2]代表的無非就是week數組的弟3個元素（數組下標從0開始），即一個擁有24個整型元素的數組。假如你還想知道week[2]的內存大小，那么你可以通過sizeof操作來實現：

int mem;
mem = sizeof(week[2]);
　　其實，sizeof(week[2]) = 24 * sozeof(int)。

　　假如你想通過指針來訪問week[2]的元素（這里假設訪問弟3個元素），那也是很簡單的。請看下面的表達式：

int value;
p = week[3];

value = *(p+3);
　　也可以是：

value = week[2][2];
　　或者

value = *(week[2]+3);
　　還可以是：

value = *(*(week+2)+3)；
　　由此我們可以看出來，數組和指針不是兩個相互獨立的結構，而是緊密緊密互不可分的整體。兩者之間的互操作是最美的結合。我們提倡只在程序設計中才用數組和指針之間的互操作的實現方法。到這里我們的旅程也該結束了，假如說還有一些技術沒有提及，我想那自然是數組和指針分別作為函數返回值類型和函數參數的情形罷了。其操作和上面提到的相當，在此就不提了。一般我們習慣于把指針當作函數返回值類型和函數參數來處理的，而不是處理數組，因為在這種情形下，對數組的操作顯得很笨拙很底效。

上一篇：秘籍：C語言高效編程的四大絕招

下一篇：用C編寫Windows服務程序的五個步驟