使用指针访问数组
指针类型的加减运算可以使指针内保存的首地址移动。指针类型加n后。首地址向后移动 n * 步长 字节。
指针类型减n后。首地址向前移动 n * 步长 字节。
步长为指针所指向的类型所占空间大小。例如:
int *p = (int *)100;
p + 1,结果为首地址向后移动sizeof(int)字节,即104。p - 1,结果为首地址向前移动sizeof(int)字节,即96。
因此,指针加减运算对于访问在内存中连续排布的数据对象非常方便。
而数组这种数据对象,每个元素在内存中一定是连续排布的。下面,我们来探究怎样使用指针访问数组。
使用第一个元素获取数组首地址
既然数组元素在内存中的存储可以保证是连续的,那么第一个元素的首地址,就是整个数组的首地址。我们可以使用取地址运算符&,获取第一个元素的首地址和空间大小,即获取一个 int * 类型的指针。
int *p = &arr[0]; // 从第1个元素获取数组首地址
p; // 指向第1个元素
p + 1; // 指向第2个元素
p + 2; // 指向第3个元素
p + 3; // 指向第4个元素
p + 4; // 指向第5个元素
通过取值运算符*,可以使用指针中的首地址和空间大小访问或修改目标数据对象。
注意,表达式 p + 1 必须先被括号包裹,再使用取值运算符*。这是因为取值运算符*的优先级高于算术运算符。
我们需要先让首地址移动,再进行取值操作。
若不使用括号, *p 会先被取值,之后值再被加1。
不使用括号:
*p 的值为111, *p + 1 的结果为112。
使用括号:
(p + 1) 使得首地址移动到第二个元素, *(p + 1) 得到结果为222。
使用数组名获取数组首地址
有没有更方便地获取数组首地址的办法呢?
有的,可以通过数组名获取首地址。
&arr[0] 的结果为一个指向数组第一个元素的指针,其值6814140为第一个元素的首地址,而数组名 arr 的值居然也是首地址。
既然值一样了,那么我们继续探究它们的类型是否一样呢?我们知道,不同数据类型的指针是不能直接相互赋值的。我们可以通过这个办法,试试看数组名是否是一个 int * 类型。
编译可以通过,并且成功地访问了数组中各个元素的值。那么,你自然会认为数组名的类型就是一个指向元素的指针了。
为了验证这个猜想,我们使用sizeof测量一下数组名的大小,如果数组名是一个指针,那么它的大小在
32位程序下为4,在64位程序下为8。
示例中使用32位进行编译。
arr 的大小为20。
p 的大小为8。
arr + 1 的大小为8。
p 是一个指针大小为4是理所当然的。
但是 arr 的大小为20,那么 arr 应该不是一个指针类型才对,但是它却又可以成功赋值给 int * 。而 arr + 1 的大小却又为4。
这是为什么呢?
规则:设数组元素类型为T。
T arr[5]; // 以T为元素数组arr
T *p; // 指向T的指针
类型为“以T为元素的数组arr”与“指向T的指针p”之间存在密切的关系。
当数组名arr出现在一个表达式当中,数组名arr将会被转换为指向数组第一个元素的指针。但是,这个规则有两个例外:
- 对数组名arr使用sizeof时。
- 对数组名arr使用&时。
也就是说,数组名arr的类型其实是 int [5] ,因此 sizeof(arr) 的结果才会是20。
数组名arr出现在表达式 int *p = arr 中,会被转换为指向数组第一个元素的指针,即 int [5] 转为 int * 类型。之后进行赋值运算。
arr + 1 也是一个表达式,数组名 arr 被转换为 int * 类型,进行加法运算后,仍然为 int * 类型。
使用指针访问数组等价于下标访问
现在我们学会了访问数组元素的两种办法:
- 数组名[下标]
- *(数组名 + 偏移量)
其中,偏移量就是指针指向的地址与数组首地址之间相差几个元素。访问第2个元素:
1. 数组名[1]
2. *(数组名 + 1)
事实上,这两种形式是等价的。
中括号 [] ,被称作下标运算符,它的优先级高于一切其他运算符。通常的形式为:
A[k]
而表达式运算时,最终会将下标运算符展开为:
*(A + k)
我们可以做一个小测试,验证这个规则
arr[2] 展开为 *(arr + 2) 。
2[arr] 展开为 *(2 + arr) 。
因此,使用指针访问数组等价于下标访问。