数组与指针分析

指针和数组（上）

专题四：指针和数组（上）。包括以下章节：

指针基础

数组基础

数组与指针分析

C语言中的字符串

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指针

指针的运算

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。

3-1.c

#include<stdio.h>

int main()
{
int a[5] = {0};

//a=F70BE2B0
//根据公式：a+1 = F70BE2B0 + 1 * sizeof(*a) = F70BE2B4
//*a是a数组第一个元素的值0，是int型， sizeof(*a) = 4
printf("%0X, %0X\n", (unsigned int)(long)a, (unsigned int)(long)(a+1));

return 0;
}

结果：



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);

只有当两个指针指向同一个数组中的元素时，指针 相减才有意义，其意义为指针所指元素的下标差

当两个指针指向的元素不在同一个数组中时，结果未定义（1，一个在栈上定义，一个在堆上定义；2，计算出来的是相差字节数）

3-2.c

#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);
printf("%d\n", p0 - p2);
printf("%d\n", p0 - p);
printf("%d\n", p0 * p2);
printf("%d\n", p0 / p2);

return 0;
}

指针的比较

指针也可以进行关系运算

指针关系运算的前提是同时指向同一个数组中的元素

任意两个指针之间的比较运算(==, !=)无限制

3-3.c

#include <stdio.h>
#include <malloc.h>

#define DIM(a) (sizeof(a) / sizeof(*a))

int main()
{
char s[] = {'H', 'e', 'l', 'l', 'o'};
char* pBegin = s; //首元素地址
char* pEnd = s + DIM(s);//'o'下一个地址
char* p = NULL;

for(p=pBegin; p<pEnd; p++)
{
printf("%c", *p);
}

printf("\n");

return 0;
}

结果：

数组的访问

//以下标的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;
}

从理论上而言，当指针以固定增量在数组中移动时，其效率高于下标产生的代码

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大大提高，在固定增 量时，下标形式的效率已经和指针形式相当;但从可 读性和代码维护的角度来看，下标形式更优。

#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;
}

结果：

a和&a的区别

a为数组是数组首元素的地址

&a为整个数组的地址

a和&a的意义不同其区别在于指针运算

a + 1 <==> (unsigned int)a + sizeof(*a)

&a + 1 <==> (unsigned int)(&a) + sizeof(*&a)

实例分析3-1

#include<stdio.h>

int main()
{
int a[5] = {1,2,3,4,5};
int* p1 = (int*)(&a + 1); //p1的值是数组中最后一个元素下一个地址, &a[4] + 4
int* p2 = (int*)((int)a + 1);//p2的值是数组第一个元素的地址+1字节; &a[0] + 1
int* p3 = (int*)(a + 1);//p3的值是数组第一个元素的地址+4字节，&a[0] + 4 = a[1]

//p1[-1]:等价于*(p1-1)等价于*((unsigned int)p1-sizeof(int)) = *(&a[4] + 4 - 4) = *(a[4]) = a[4] 等于5
//p2[0]:等价于*p2
//p3[1]:等价于*(p3+1)等价于*((unsigned int)p3+1*sizeof(int)) = *(&a[1] + 4) = *(&a[2]) = a[2] = 3
printf("%d, %d, %d\n", p1[-1], p2[0], p3[1]);

return 0;
}

数组参数

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

void f(int a[]); <==> void f(int* a);

void f(int a[5]); <==> void f(int* a);

void f(int a[1000])
{
//打印结果：8。看做了指针int* a， sizeof(a) = 8(64位系统)
printf("%lu\n", sizeof(a));
}

int main()
{
int a[5] = {0};

f(a);//a[5]与f函数参数a[1000]不同，但编译器不报错

return 0;
}

结论: 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标示数组的大小。

指针和数组的对比

数组声明时编译器自动分配一片连续内存空间

指针声明时只分配了用于容纳指针的4字节空间

在作为函数参数时，数组参数和指针参数等价

数组名在多数情况可以看做常量指针，其值不能改变

指针的本质是变量，保存的值被看做内存中的地址

数组和指针详细资料可以搜索：

数组与指针详情：

http://blog.csdn.net/yby4769250/article/details/7294718

数组名与指针的区别：

https://wenku.baidu.com/view/678d1925a5e9856a561260b1.html