數(shù)組并非指針

C編程新手最常聽(tīng)到的說(shuō)法之一就是“數(shù)組和指針是相同的”碧信。不幸的是耕蝉，這是一種非常危險(xiǎn)的說(shuō)法铐刘，并不完全正確歧杏。
ANSI C標(biāo)準(zhǔn)6.5.4.2節(jié)建議：

注意以下聲明的區(qū)別：
extern int *x;
extern int y[];
第一條語(yǔ)句聲明x是個(gè)int型的指針镰惦；第二條語(yǔ)句聲明y是個(gè)int型數(shù)組，長(zhǎng)度尚未確定（不完整的類(lèi)型）犬绒，其存儲(chǔ)在別處定義旺入。

標(biāo)準(zhǔn)并沒(méi)有做更細(xì)的規(guī)定。許多C語(yǔ)言書(shū)籍對(duì)數(shù)組與指針何時(shí)相同凯力、何時(shí)不同含糊其辭茵瘾，對(duì)于這個(gè)應(yīng)該重點(diǎn)闡述的話題只是一帶而過(guò)。先看一個(gè)例子：

文件1：
int mango[100];

文件2：
extern int *mango;

這里咐鹤，文件1定義了數(shù)組mango拗秘，但文件2聲明它為指針。這有什么錯(cuò)誤嗎祈惶？無(wú)論如何雕旨，“每個(gè)人都知道”在C語(yǔ)言中扮匠，數(shù)組和指針?lè)浅Ｏ嗨啤?wèn)題在于“每個(gè)人”這種說(shuō)法是錯(cuò)誤的凡涩！這相當(dāng)于把整數(shù)和浮點(diǎn)數(shù)混為一談：

文件1：
int guava;

文件2：
extern float guava;

上面這個(gè)int和float的例子非常明顯棒搜，類(lèi)型不匹配，沒(méi)人會(huì)指望這樣的代碼能夠運(yùn)行活箕。但是為什么人們會(huì)認(rèn)為指針和數(shù)組始終應(yīng)該是可以互換的呢力麸？

答案是對(duì)數(shù)組的引用總是可以寫(xiě)成對(duì)指針的引用，而且確實(shí)存在一種指針和數(shù)組的定義完全相同的上下文環(huán)境育韩。

不幸的是克蚂，這只是數(shù)組的一種極為普通的用法，并非所有情況下都是如此筋讨。但是陨舱，人們卻自然而然的歸納并假定在所有的情況下數(shù)組和指針都是等同的，包括上面完全錯(cuò)誤的“數(shù)組定義等同于指針的外部聲明”這種情況版仔。

聲明與定義

在搞清這個(gè)問(wèn)題之前游盲，需要在頭腦里重新整理一些基本的C語(yǔ)言術(shù)語(yǔ)。記住蛮粮，C語(yǔ)言中的對(duì)象必須有且只有一個(gè)定義益缎，但它可以有多個(gè)extern聲明。這里所說(shuō)的對(duì)象跟C++中的對(duì)象并無(wú)關(guān)系然想，這里的對(duì)象只是跟鏈接器有關(guān)的東西莺奔，比如函數(shù)和變量。

定義是一種特殊的聲明变泄，它創(chuàng)建了一個(gè)對(duì)象令哟；聲明簡(jiǎn)單的說(shuō)明了在其他地方創(chuàng)建的對(duì)象的名字，它允許你使用這個(gè)名字妨蛹。

區(qū)分定義和聲明：
1.聲明相當(dāng)于普通的聲明：它所說(shuō)明的并非自身狠半，而是描述其他地方的創(chuàng)建的對(duì)象。
2.定義相當(dāng)于特殊的聲明：它為對(duì)象分配內(nèi)存颤难。

extern 對(duì)象聲明告訴編譯器對(duì)象的類(lèi)型和名字神年，對(duì)象的內(nèi)存分配則在別處進(jìn)行。由于并未在聲明中為數(shù)組分配內(nèi)存行嗤，所以并不需要提供關(guān)于數(shù)組長(zhǎng)度的信息已日。對(duì)于多維數(shù)組，需要提供除最左邊一維之外其他維的長(zhǎng)度——這就給編譯器足夠的信息產(chǎn)生相應(yīng)的代碼栅屏。

對(duì)數(shù)組和對(duì)指針的引用的不同之處

首先需要注意的是“地址y”和“地址y的內(nèi)容”之間的區(qū)別飘千。這是一個(gè)相當(dāng)微妙之處堂鲜，因?yàn)樵诖蠖鄶?shù)編程語(yǔ)言中我們用同一個(gè)符號(hào)來(lái)表示這兩樣?xùn)|西，由編譯器根據(jù)上下文環(huán)境判斷它的具體含義占婉。

以一個(gè)簡(jiǎn)單的賦值為例：

x = y;

c語(yǔ)言引入“可修改的左值”這個(gè)術(shù)語(yǔ)。
它表示左值允許出現(xiàn)在賦值語(yǔ)句的左邊雕欺，這個(gè)奇怪的術(shù)語(yǔ)是為了與數(shù)組名區(qū)分岛马。
數(shù)組名也用于確定對(duì)象在內(nèi)存中的位置，也是左值屠列，但它不能作為賦值的對(duì)象啦逆。因此，數(shù)組名是個(gè)左值但不是可修改的左值笛洛。
標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定賦值符必須用可修改的左值作為它左邊一側(cè)的操作數(shù)夏志。
用通俗的話說(shuō)，只能給可以修改的東西賦值苛让。

編譯器為每個(gè)變量分配一個(gè)地址（左值）沟蔑，這個(gè)地址在編譯時(shí)可知，而且該變量在運(yùn)行時(shí)一直保存于這個(gè)地址狱杰。存儲(chǔ)于變量中的值（右值）只有在運(yùn)行時(shí)才可知瘦材。如果需要用到變量中存儲(chǔ)的值，編譯器就發(fā)出指令從指定地址讀入變量值并將它存于寄存器中仿畸。

這里的關(guān)鍵之處在于每個(gè)符號(hào)的地址在編譯時(shí)可知宇色。所以，如果編譯器需要一個(gè)地址（可能還需要加上偏移量）來(lái)執(zhí)行某種操作颁湖，它就可以直接進(jìn)行操作宣蠕，并不需要增加指令首先取得具體的地址。相反甥捺，對(duì)于指針抢蚀，必須首先在運(yùn)行時(shí)取得它的當(dāng)前值，然后才能對(duì)它進(jìn)行解除引用操作（作為以后進(jìn)行查找的步驟之一镰禾。）

1.對(duì)數(shù)組進(jìn)行下標(biāo)引用的步驟：

char a[9] = "abcdefgh";
...
c = a[i];

首先皿曲，編譯器符號(hào)表有數(shù)組a的地址唱逢，假設(shè)為9980；
運(yùn)行時(shí)步驟1：取i的值屋休，將它與9980相加（獲得a[i]對(duì)應(yīng)的偏移地址）
運(yùn)行時(shí)步驟2：取地址（9980+i）的內(nèi)容坞古。

這就是為什么extern char a[]與extern char a[100]等價(jià)的原因。這兩個(gè)聲明都提示a是一個(gè)數(shù)組劫樟，也就是一個(gè)內(nèi)存地址痪枫，數(shù)組內(nèi)的字符可以從這個(gè)地址找到。編譯器并不需要知道數(shù)組總共有多長(zhǎng)叠艳，因?yàn)閿?shù)組長(zhǎng)度只用于表示偏離起始地址的最大偏移量奶陈。從數(shù)組提取一個(gè)字符，只要簡(jiǎn)單的用符號(hào)表里a的地址加上下標(biāo)的偏移量附较，所需要的字符就位于這個(gè)地址中吃粒。

如果聲明extern char *p，它將告訴編譯器p是一個(gè)指針拒课，它指向的對(duì)象是一個(gè)字符徐勃。為了取得這個(gè)字符，必須得到地址p的內(nèi)容早像，把內(nèi)容再作為字符的地址僻肖，并從這個(gè)地址中取得這個(gè)字符。指針的訪問(wèn)要靈活的多扎酷，但需要增加一次額外的提取檐涝。

2.對(duì)指針的引用的步驟：

char *p;
...
c = *p;

首先，編譯器有符號(hào)p的地址法挨，假設(shè)為4624谁榜；
運(yùn)行時(shí)步驟1：取地址4624的內(nèi)容，為5081凡纳；
運(yùn)行時(shí)步驟2：取地址5081的內(nèi)容窃植。

3.對(duì)指針進(jìn)行下標(biāo)引用的步驟：

char *p = "abcdefgh";
...
c = p[i];

首先，編譯器符號(hào)表有一個(gè)p荐糜，假設(shè)地址為4624巷怜；
運(yùn)行時(shí)步驟1：取地址4624的內(nèi)容，為5081暴氏；
運(yùn)行時(shí)步驟2：取得i的值延塑，并將它與5081相加；
運(yùn)行時(shí)步驟3：取地址（5081+i）的內(nèi)容答渔。

對(duì)照1关带、3的訪問(wèn)方式：

char a[] = "abcdefgh"; ... a[3];
char *p = "abcdefgh"; ... p[3];

在這兩種情況下，都可以取得字符‘d’沼撕，但兩者的途徑非常不一樣宋雏。

定義為指針芜飘，但以數(shù)組方式引用，編譯器將會(huì)：
a.取得符號(hào)表中p的地址磨总，提取存儲(chǔ)于此處的指針嗦明。
b.把下標(biāo)所表示的偏移量與指針的值相加，產(chǎn)生一個(gè)地址蚪燕。
c.訪問(wèn)上面這個(gè)地址娶牌，取得字符。

編譯器已被告知p是一個(gè)指向字符的指針邻薯。p[i]表示”從p所指的地址開(kāi)始裙戏，前進(jìn)i步，每步都是一個(gè)字符（即每個(gè)元素的長(zhǎng)度為一個(gè)字節(jié)）≌痃裕“如果是其他類(lèi)型的指針（如int或double）邪乍，其步長(zhǎng)（每步的字節(jié)數(shù)）也各不相同。

既然把p聲明成指針雾袱，那么不管p原先定義為指針還是數(shù)組，都會(huì)按照上面所示的三個(gè)步驟進(jìn)行操作，但是只有當(dāng)p原來(lái)定義為指針時(shí)這個(gè)方法才是正確的寿羞。

定義為數(shù)組，但被聲明為指針的問(wèn)題

假設(shè)p原先的定義是char p[10]赂蠢，p在外部文件被聲明為extern char *p绪穆。
當(dāng)用p[i]這種形式提取這個(gè)聲明的指針p的內(nèi)容時(shí)，實(shí)際上得到的是一個(gè)字符虱岂。但按照上面的方法玖院，編譯器卻把取到的字符當(dāng)成是一個(gè)地址，把ACSII字符解釋為地址顯然是牛頭不對(duì)馬嘴第岖，它很可能會(huì)污染程序地址空間的內(nèi)容难菌，并出現(xiàn)莫名其妙的錯(cuò)誤。

指針的外部聲明與數(shù)組定義不匹配的問(wèn)題很容易修正蔑滓，只要修改聲明郊酒，使之與定義相匹配即可，如下所示：

文件1：
int mango[100];

文件2：
extern int mango[];

mango數(shù)組的定義分配了100個(gè)int的空間键袱。
而指針定義 int *raisin燎窘；則申請(qǐng)一個(gè)地址容納該指針。
指針的名字是raisin蹄咖，它可以指向任何一個(gè)int變量（或int數(shù)組）褐健。
指針變量raisin本身始終位于同一個(gè)地址，但它的內(nèi)容在任何時(shí)候都可以不同比藻，指向不同地址的int變量铝量。這些不同的int變量可以有不同的值倘屹。
mango數(shù)組的地址并不能改變，在不同的時(shí)候它的內(nèi)容可以不同慢叨，但它總是表示100個(gè)連續(xù)的內(nèi)存空間纽匙。

數(shù)組和指針的其他區(qū)別

比較數(shù)組和指針的另外一個(gè)方法就是比對(duì)兩者的特點(diǎn)。

數(shù)組和指針都可以在它們的定義中用字符串常量進(jìn)行初始化砍濒。盡管看上去一樣淋肾，底層的機(jī)制卻不相同。
定義指針時(shí)爸邢，編譯器并不為指針?biāo)赶虻膶?duì)象分配空間樊卓，它只分配指針本身的空間，除非在定義時(shí)同時(shí)賦給指針一個(gè)字符串常量進(jìn)行初始化杠河。例如碌尔，下面的定義創(chuàng)建了一個(gè)字符串常量（為其分配了內(nèi)存）：

char *p = "breadfruit";

注意只有對(duì)字符串常量才是如此。不能指望為浮點(diǎn)數(shù)之類(lèi)的常量分配空間券敌，如：

float *pip = 3.141唾戚；//錯(cuò)誤！無(wú)法通過(guò)編譯陪白。

在ANSI C中颈走，初始化指針時(shí)所創(chuàng)建的字符串常量被定義為只讀。如果試圖通過(guò)指針修改這個(gè)字符串的值咱士，程序就會(huì)出現(xiàn)未定義的行為立由。在有些編譯器中，字符串常量被存放在只允許讀取的文本段中序厉，以防止它被修改锐膜。

數(shù)組也可以用字符串常量進(jìn)行初始化：

char a[] = "gooseberry";

與指針不同，由字符串常量初始化的數(shù)組是可以修改的弛房。其中的單個(gè)字符在以后可以改變道盏，比如下面的語(yǔ)句：

strncpy(a, "black", 5);

就將數(shù)組的值修改為"blackberry"。