C語言其實不簡單：數組與指針

之前在寫C的時候，沒怎麼留意數組，就這麼定義一個，然後顛來倒去的使用就行了。不過後來碰到了點問題，解決後決定寫這麼一篇博客，數組離不開指針，索性就放一起好了。

現在我定義了一個數組：int cc[10];

圍繞這個數組有好幾種指針：cc, cc+1, &cc[0], &cc, &cc+1等等。你知道它們都是什麼含義嗎？試試運行以下帶代碼：

#include 

int main()
{
    int cc[10];

    printf("%x\n", cc);
    printf("%x\n", cc+1);
    printf("%x\n", &cc[0]);
    printf("%x\n", &cc);
    printf("%x\n", &cc+1);

    getchar();
    return 0;
}

cc+1，這是指向數字第二個位置的指針。

&cc[0]，這個其實就是cc，指向數組的首個元素。

&cc，這是什麼玩意兒？指向指針的指針？

&cc+1，如果上面的意思是指向指針的指針，那這個豈不是指向野地址了？

假設運行環境是32位機，並且數組首地址為0x28ff00，那麼：

cc的結果為0x28ff00，這點毫無疑問。

cc+1的地址是0x28ff04而不是0x28ff01，因為一個int占用了4個字節的空間。cc+1其實是當成cc+1*sizeof(int)來看待。

&cc[0]的結果是0x28ff00，cc[0]表示的是數組的首個元素，那麼&cc[0]自然就是首個元素的地址了。&cc[0] == cc。

&cc，這個就難說了，指針cc的值是0x28ff00，&cc表示這個指針本身的地址，我們怎麼可能會知道這個地址？輸出是個隨機地址嗎？隨機數的話這個輸出完全沒有意義啊。如果不是隨機地址的話，難不成還是0x28ff00？這樣的話a不就等於&a了？明顯不對吧。。。

對於基本類型的指針，如int *tt; 那麼*tt是其值，&tt是指針的地址，&tt != tt

但是上述的cc是個數組，實際上，&cc被編譯成了&cc[0]，但是其含義不同，&cc指向的是整個數組的開頭。&cc與cc的指向可以用下圖來形象表示：

上圖可以看出，&cc其實代表的是int(*)[10]，那麼&cc+1就可以理解為cc + sizeof(cc)/4，之所以除以4是因為int型指針++其實是移動了4個字節。

又或者說%cc == cc + sizeof(cc)/4 == cc + 10，所以&cc+1的值為0x28ff28。

可見我們平常使用的數組名，並不能單純的當成指針看待。數組名的本質是代表數組對象的變量名，是一個左值，是一個不能被改變的左值。但是由於在程序中不保存數組的大小，所以通過數組名只能訪問數組的左值，不能訪問數組的右值。由於這個原因，數組名在作為右值使用的時候被賦予另外一個新的意義——指向數組第一個元素的指針，這就是array-to-pointer轉換規則。根據標准規定，只有當數組名作為sizeof、&運算符的操作數的時候，它是一個左值，其類型為數組類型。除此之外的所有情況，數組名都是一個右值，被編譯器自動轉換為指針類型，這種情況下我們就說數組名是一個指針，並且是一個指針常量。

接下來是另外一些有趣的東西，我們結合sizeof與數組輸出各類值。以下程序的輸出結果是什麼？建議思考後再運行程序來驗證答案。

#include 

int main()
{
    int cc[10];
    printf("%d\n", sizeof(cc[0]));
    printf("%d\n", sizeof(cc));
    printf("%d\n", sizeof(&cc));
    printf("%d\n", sizeof(int(*)[10]));

    getchar();
    return 0;
}

sizeof(cc)，注意不要和上面搞混，這不是數組首地址的指針，cc在這裡是左值，其為數組類型，所以結果為40。

sizeof(&cc)，這個的答案應該是多少呢？注意了，cc在這裡還是左值，其為數組類型，但&cc不同於cc，不管數組怎麼復雜它始終是個指針，32位機上指針大小始終是4個字節，所以結果為4。

sizeof(int(*)[10])，這個其實和上面的&cc是一個樣的，代表了整個數組，但還是指針，所以結果同樣為4。

練習：下面的程序輸出結果是什麼（假設32位機）：

#include 

int main()
{
    int *p[2];
    printf("%d\n", *p);
    printf("%d\n", sizeof(p));
    printf("%d\n", sizeof(&p));

    getchar();
    return 0;
}

答案是：隨機數、8、4

再來一個練習：下列程序的輸出是什麼？

#include 

int main()
{
    char str[]="hactrox";
    char *p = str;
    printf("%d %d\n", sizeof(str), sizeof(p));

    getchar();
    return 0;
}

答案：8、4（不要忘了'\0'）