C语言-第23课 - 数组与指针分析
第23课 - 数组与指针分析
- 数组的本质
数组是一段连续的内存空间
数组的空间大小为sizeof(array_type)*array_size
数组名可看做指向数组第一个元素的常量指针
- 指针的运算
(1)指针是一种特殊的变量,与整数的运算规则为:
p+n;<----->(unsigned int)p + n*sizeof(*p);
结论:当指针p指向一个同类型的数组的元素时,p+1将指向当前元素的下一个元素;p-1将指向当前元素的上一个元素;
eg:
int a[5] = {1,2}; 则a[i] = *(a+i);或&a[i] = a+i;
#include<stdio.h>
int main()
{
int a[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
printf("%d, %d\n",*a,*(a+4));
return 0;
}
运行结果:1,5
(2)指针之间只支持减法运算,且必须参与运算的指针类型必须相同。
p1 - p2;<---->((unsigned int)p1 - (unsigned int)p2) / sizeof(type);
注:
l 只有当两个指针指向同一个数组的元素时,指针相减才有意义,其意义为指针所指元素的下标差。
l 当两个指针指向的元素不在同一个数组中时,结果未定义。
例如:
#include <stdio.h>
#include <malloc.h>
int main()
{
char s1[] = {'H', 'e', 'l', 'l', 'o'};
int i = 0;
char s2[] = {'W', 'o', 'r', 'l', 'd'};
char* p0 = s1;
char* p1 = &s1[3];
char* p2 = s2;
int* p = &i;
printf("%d\n", p0 - p1);
//printf("%d\n", p0 + p2);错误,指针不能相加
printf("%d\n", p0 - p2);
//printf("%d\n", p0 - p);错误,类型不同
//printf("%d\n", p0 * p2);错误,不能想乘
//printf("%d\n", p0 / p2);错误,不能相除
return 0;
}
运行结果: -3 下标差是-3
12 s1和s2都定义在栈上,根据内存对齐算出来的,但是没有意义
- 数组的访问:
以下标形式访问数组中的元素:
int main()
{
int a[5];
a[1] = 3;
a[3] = 5;
return 0;
}
以指针的形式访问数组中的元素:
int main()
{
int a[5];
*(a+1) = 3;
*(a+3) = 5;
return 0;
}
- 指针的比较
(1)指针可以进行关系比较,下标的比较
< <= > >=
(2)指针关系的前提是同时指向一个数组中的元素。
(3)任意两个指针之间的比较运算(== !=)无限制。
eg:
#include <stdio.h>
#include <malloc.h>
#define DIM(a) (sizeof(a) / sizeof(*a)) //求数组里面有多少个元素
int main()
{
char s[] = {'H', 'e', 'l', 'l', 'o'}; //一共有六个元素,最后一个终止符
har* pBegin = s;
char* pEnd = s + DIM(s);
char* p = NULL;
for(p=pBegin; p<pEnd; p++)
{
printf("%c", *p);
}
printf("\n");
return 0;
}
运行结果:Hello
- 下标VS指针
(1)从理论上讲,当指针以固定增量在数组中移动时,其效率是高于下标产生的代码
(2)当指针增量为1且硬件具有硬件增量模型时,表现更佳
注意:
现代编译器的生成代码优化率已经大大提高,在固定增量是,下标形式的效率已经和指针形式相当;但是从可读性和代码维护的角度来看,下标形式更优。例如:
#include <stdio.h>
#include <time.h>
int main()
{
clock_t start;
clock_t end;
int a[10000];
int b[10000];
int* pEnd = &a[10000];
int* pa = NULL;
int* pb = NULL;
int i = 0;
int k = 0;
start = clock();
for(k=0; k<10000; k++)
{
for(i=0; i<10000; i++)
{
b[i] = a[i];
}
}
end = clock();
printf("Index Timing: %d\n", end - start);
start = clock();
for(k=0; k<10000; k++)
{
for(pa=a, pb=b; pa<pEnd;)
{
*pb++ = *pa++;
}
}
end = clock();
printf("Pointer Timing: %d\n", end - start);
return 0;
}
运行结果:
Index Timing:290
Pointer Timing:264
说明指针运行得更快
- a和&a的区别
(1)a为数组是数组首元素的地址。
(2)&a为整个数组的地址。
(3)a和&a的意义不同其区别在于指针运算。
a+1--->(unsigned int)a + sizeof(*a) 指向开始的第二个位置
&a+1---->(unsigned int)(&a) +sizeof(*&a) &和*时相逆的运算
=(unsigned int)(&a) +sizeof(a) 指向数组的末尾
我们看一下例程:motorola面试题
#include <stdio.h>
int main()
{
int a[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
int* p1 = (int*)(&a + 1);
int* p2 = (int*)((int)a + 1);
int* p3 = (int*)(a + 1);
printf("%d, %d, %d\n", p1[-1], p2[0], p3[1]);
return 0;
}
运行结果:5,33554432,3
p1指在最后的位置,p1[-1]就会是5
p3指在2的位置,p3[1]指的就是3
对于p2它表示的是,a的绝对值加一,没有指向一个正常的数,是一个字节的1/4,会是乱码。按推理应该死0x02000000,转化为10进制数就会是33554432。若改为nt* p2 = (int*)((int)a + 4);就会打印出2。
- 数组参数
(1)C语言中,数组作为函数参数时,编译器将其编译成对应的指针。
eg:
void f(int a[]);<--->void f(int* a);
void f(int a[5]);<--->void f(int* a);
(2)一般情况下,当定义的函数中有数组参数时,需要定义另一个参数来表示数组的大小。
例如:
#include<stdio.h>
void f(int a[10000])
{
printf("%d\n",sizeof(a));
}
int main()
{
int a[4] = {0};
f(a);
return 0;
}
运行结果:4
注:指针和数组的对比
(1)数组声明时编译器自动分配一片连续内存空间。
(2)指针声明时只分配了用于容纳指针的4字节空间。
(3)在作为函数参数时,数组参数和指针参数等价。
(4)数组名在多数情况可以看做常量指针,其值不能改变。
(5)指针的本质是变量,保存的值被看做内存中的地址。