C++ 指针与数组

前言

C, C++的指针和数组的联系非常紧密。数组的真正面目是什么？如何传递一个数组到函数中？为什么可以这么访问数组？函数如何返回多个返回值？这些问题老生常谈。至于答案。。。。

1 数组名与指针

这一切的一切都要从数组名是一个指针开始说起。

数组名是一个指针! 数组名是一个指针! 数组名是一个指针!(但实际上两者还是有不同的。)

我们先来看一个例子。

#include <iostream>
using namespace std;

int main ()
{
	// 带有 5 个元素的双精度浮点型数组
	double Array[5] = {1000.0, 2.0, 3.4, 17.0, 50.0};
	double *p;
	
	p = Array;
	cout<< "p : addr "<< p << "\t"<< "Array : addr " << Array << endl ;
	cout<< endl;
	
	cout << "使用 p 指针的数组值 " << endl; 
	for ( int i = 0; i < 5; i++ )
	{
	   cout << "*(p + " << i << ") : ";
	   cout << *(p + i) << endl;
	   cout << "p[" << i << "] : ";
	   cout << p[i] << endl;
	}
	
	cout<< endl;
	cout << "使用 Array 作为地址的数组值 " << endl;
	for ( int i = 0; i < 5; i++ )
	{
	   cout << "*(Array + " << i << ") : ";
	   cout << *(Array + i) << endl;
	   cout << "Array[" << i << "] : ";
	   cout << Array[i] << endl;
	}
	
	return 0;
}

运行结果：

p : addr 0x6ffde0       Array : addr 0x6ffde0

使用 p 指针的数组值
*(p + 0) : 1000
p[0] : 1000
*(p + 1) : 2
p[1] : 2
*(p + 2) : 3.4
p[2] : 3.4
*(p + 3) : 17
p[3] : 17
*(p + 4) : 50
p[4] : 50

使用 Array 作为地址的数组值
*(Array + 0) : 1000
Array[0] : 1000
*(Array + 1) : 2
Array[1] : 2
*(Array + 2) : 3.4
Array[2] : 3.4
*(Array + 3) : 17
Array[3] : 17
*(Array + 4) : 50
Array[4] : 50

我们发现，数组名就是一个指针(The type of Array is double *)！

将这个 Array 指针(double *)所指向的内存地址赋值给double * p。两者指向的地址是一样的0x6ffde0， 即数组第一个元素所在内存的地址。

由此，p指针获得了一个数组，或者说此时的p就是一个数组名，可以用任何正常访问数组的方式来访问这个p数组。*(p+i) or p[i]。

2 数组传参

既然我们知道了数组名就是一个指针，那么传参的时候把指针传过去就行了。

有三种传递的方式，但是实质还是传指针过去。上代码。

#include <iostream>
using namespace std;

void outArray1(double* arr, int size);
void outArray2(double arr[], int size);
void outArray3(double arr[5], int size);

int main ()
{
	// 带有 5 个元素的双精度浮点型数组
	double Array[5] = {1000.0, 2.0, 3.4, 17.0, 50.0};
	double *p;
	
	p = Array;
	cout<< "p : addr "<< p << "\t"<< "Array : addr " << Array << endl ;
	cout<< endl; 

	outArray1(Array, 5);
	outArray2(Array, 5);
	outArray3(Array, 5);
	
	return 0;
}

void outArray1(double* arr, int size){
	cout<<"outArray1(double* arr, int size)"<<endl;
	for ( int i = 0; i < size; i++ )
	{
	   cout << arr[i] << " " ;
	}
	cout<< endl;
	
}

void outArray2(double arr[], int size){
	cout<<"outArray3(double arr[], int size)"<<endl;
	for ( int i = 0; i < size; i++ )
	{
	   cout << arr[i] << " " ;
	}
	cout<< endl;
}

void outArray3(double arr[5], int size){
	cout<<"outArray3(double arr[5], int size)"<<endl;
	for ( int i = 0; i < size; i++ )
	{
	   cout << arr[i] << " " ;
	}
	cout<< endl;
}

运行结果：

p : addr 0x6ffdf0       Array : addr 0x6ffdf0

outArray1(double* arr, int size)
1000 2 3.4 17 50
outArray3(double arr[], int size)
1000 2 3.4 17 50
outArray3(double arr[5], int size)
1000 2 3.4 17 50

综上这三种方法分别为：

1. (double* arr, int size)

2. (double arr[], int size)

3. (double arr[size], int size) // arr[1] or arr[2] 需要将数组实际大小标注出来！

3 返回数组

数组名是指针，我们让函数返回一个指针，同时按数组来访问。这样可以么？思路绝对没错，可是...

我们学习过编译原理的话，就会明白，子函数运行时被加载到程序内存中，子函数运行完毕后会从程序内存中删除。所以内里的一切数据和指令也会被清除，函数中的待返回的数组也会被清除,当你返回指针(存着数组首地址)后，数组被清除了，结果就是访问不到数据了！

有没有可以让函数运行完毕之后，内里的数据还存在的方法呢？这样我们就能将指向这个数据地址的指针返回出来，并且正确访问。

答案是 static 数据。static数据的生存周期是整个 main()函数的生存周期，也就是说，函数没了，数据还在，并不会被销毁！

接下来看示例代码

#include <iostream>
using namespace std;

double* return5ArrayNotST();
double* return5ArrayST();

int main ()
{
	double *p;
	
	p = return5ArrayNotST();
	cout << "使用 p : addr "<< p <<" 指针接收的 not static array " << endl; 
	cout << "double arr[5] = {6.0, 6.1, 6.2, 6.3, 6.4};" << endl;
	for ( int i = 0; i < 5; i++ )
	{
	   cout << "p[" << i << "] : ";
	   cout << p[i] << endl;
	}
	
	cout<< endl;
	
	p = return5ArrayST();
	cout << "使用 p : addr "<< p <<" 指针接收的 static array " << endl; 
	cout << "static double arr[5] = {6.0, 6.1, 6.2, 6.3, 6.4};" << endl; 
	for ( int i = 0; i < 5; i++ )
	{
	   cout << "p[" << i << "] : ";
	   cout << p[i] << endl;
	}
	
	return 0;
}

double* return5ArrayNotST(){
	double arr[5] = {6.0, 6.1, 6.2, 6.3, 6.4};
	cout<<"arr in return5ArrayNotST() : addr " << arr << endl;
	return arr;
}

double* return5ArrayST(){
	static double arr[5] = {6.0, 6.1, 6.2, 6.3, 6.4};
	cout<<"arr in return5ArrayST() : addr " << arr << endl;
	return arr;
}

运行结果：

arr in return5ArrayNotST() : addr 0x6ffda0
使用 p : addr 0x6ffda0 指针接收的 not static array
double arr[5] = {6.0, 6.1, 6.2, 6.3, 6.4};
p[0] : 6.12209e-317
p[1] : 4.94066e-324
p[2] : 2.17389e-322
p[3] : 6.12209e-317
p[4] : 3.62622e-317

arr in return5ArrayST() : addr 0x472020
使用 p : addr 0x472020 指针接收的 static array
static double arr[5] = {6.0, 6.1, 6.2, 6.3, 6.4};
p[0] : 6
p[1] : 6.1
p[2] : 6.2
p[3] : 6.3
p[4] : 6.4

最后需要注意一点。sizeof()对于数组名以及指针名算出来的是不同的，这个区别要记一下。

Refferences:
https://www.runoob.com/cplusplus/cpp-arrays.html
https://ecomputernotes.com/what-is-c/array/static-arrays

文章会随时改动，要到博客园里看偶。一些网站会爬取本文章，但是可能会有出入。
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