数组和指针

1. 一维数组和指针

先回忆一下，数组是由一系列类型相同的元素组成。如：

char ch[4];　　/*4个字符的数组*/
int in[4];    /*4个整数的数组*/
float fl[4];  /*4个浮点数的数组*/
...

那么当一个指针变量被初始化成数组名时。如：

int a[10];
int *p = a;

因为数组名a代表数组首元素a[0]的地址，所以指针p实际指向了数组首元素a[0]。所以下面等式成立：

p == a;
p == &a[0];

a和&a[0]都代表首元素的内存地址，两者都是常量。当把它们赋给指针变量时，可以修改指针变量。需要注意的是给指针加上一个数时，它的值发生了什么变化：

#include <stdio.h>

#define SIZE 5

int main(void)
{
    char ch[SIZE] = {'h', 'e', 'l', 'l', 'o'};
    char *pch;
    int arr[SIZE] = {1, 2, 3, 4, 5};
    int *parr;
    int i;
    pch = ch;
    parr = arr;
    printf("%28s %14s\n", "char", "int");
    for(i = 0; i < SIZE; ++i)
    {
        printf("pointers + %d: %10p %10p\n", i, pch + i, parr + i);
    }
    return 0;
}

输出结果：

对指针加1的结果是对该指针增加1个存储单元。对于数组而言，地址会增加到下一个元素的地址，而不是下一个字节。

此外，数组在作为参数传递给函数形参时，会退化成指针：

#include <stdio.h>

#define SIZE 5

void foo(int *a, int len)
{
    printf("pointer's size: %d\n", sizeof(a));
    printf("arr's lenght: %d\n", len);
}

int main(void)
{
    int arr[SIZE] = {1, 2, 3, 4, 5};
    int *p = arr;
    foo(arr, SIZE);
    return 0;
}

输出结果：

2. 多维数组和指针

指针和多维数组有什么关系？为什么需要知道他们之间的关系？函数是通过指针来处理多维数组的，因此使用这样的函数之前，需要更多地了解指针。

为简化讨论，先采用比较小的数组：

int a[4][2];    /*整数数组的数组*/

数组名a是数组首元素的地址，a的首元素本身又是包含两个int的数组，因此a也是包含两个int的数组的地址。下面从指针熟悉进一步分析：

因为a是数组首元素的地址，所以a的值和&a[0]相同。另一方面a[0]本身是包含两个整数的数组，因此a[0]的值同其首元素的地址&a[0][0]相同。简单地说，a[0]是一个整数大小对象的地址，而a是两个整数大小对象的地址。因为整数和两个整数组成的数组开始于同一个地址，因为a和a[0]具有相同的数组。
对一个指针加1，会对原来的数值加上一个对应类型大小的数值。在这方面a和a[0]是不一样的，a所指向对象的大小是两个int，而a[0]所指向对象的大小是一个int，因此a+1和a[0]+1的结果不同。
对于一个指针取值等到的是该指针所指向对象的数值。因为a[0]是其首元素a[0][0]的地址，所以*(a[0])代表存储在a[0][0]中的数值，即一个int数值。同样*a代表其首元素a[0]的值，但是a[0]本身就是int数的地址，即&a[0][0]，因为*a是&a[0][0]。对这两个表达式同时应用取值运算符将等到**a等价于*&a[0][0]，后者简化后即为一个int数a[0][0]。简言之，a是地址的地址，需要两次取值才可以得到通常的数值。

显然，增加数组维数会增加指针的复杂度。下面举例说明：

include <stdio.h>

int main(void)
{
    int a[4][2] = {{1, 5}, {2, 6}, {3, 7}, {4, 8}};
    int (*p)[2];
    p = a;
    printf("   p = %p,    p + 1 = %p\n", p, p + 1);
    printf("p[0] = %p, p[0] + 1 = %p\n", p[0], p[0] + 1);
    printf("  *p = %p,   *p + 1 = %p\n", *p, *p + 1);
    printf("        p[0][0] = %d\n", p[0][0]);
    printf("          *p[0] = %d\n", *p[0]);
    printf("            **p = %d\n", **p);
    printf("        p[3][1] = %d\n", p[3][1]);
    printf("*(*(p + 3) + 1) = %d\n", *(*(p + 3) + 1));
    return 0;
}