C语言数组指针
數(shù)組(Array)是一系列具有相同類型的數(shù)據(jù)的集合,每一份數(shù)據(jù)叫做一個數(shù)組元素(Element)。數(shù)組中的所有元素在內(nèi)存中是連續(xù)排列的,整個數(shù)組占用的是一塊內(nèi)存。以
int arr[] = { 99, 15, 100, 888, 252 };
為例,該數(shù)組在內(nèi)存中的分布如下圖所示:
定義數(shù)組時,要給出數(shù)組名和數(shù)組長度,數(shù)組名可以認為是一個指針,它指向數(shù)組的第 0 個元素。
在C語言中,我們將第 0 個元素的地址稱為數(shù)組的首地址。
以上面的數(shù)組為例,下圖是 arr 的指向: ??
數(shù)組名的本意是表示整個數(shù)組,也就是表示多份數(shù)據(jù)的集合,但在使用過程中經(jīng)常會轉換為指向數(shù)組第 0 個元素的指針,所以上面使用了“認為”一詞,表示數(shù)組名和數(shù)組首地址并不總是等價。初學者可以暫時忽略這個細節(jié),把數(shù)組名當做指向第 0 個元素的指針使用即可,我們將在VIP教程《數(shù)組和指針絕不等價,數(shù)組是另外一種類型》和《數(shù)組在什么時候會轉換為指針》中再深入討論這一細節(jié)。
下面的例子演示了如何以指針的方式遍歷數(shù)組元素:
#include <stdio.h> int main(){ int arr[] = { 99, 15, 100, 888, 252 }; int len = sizeof(arr) / sizeof(int); //求數(shù)組長度 int i; for(i=0; i<len; i++){ printf("%d ", *(arr+i) ); //*(arr+i)等價于arr[i] } printf("\n"); return 0; }
運行結果:
99? 15? 100? 888? 252
第 4 行代碼用來求數(shù)組的長度,sizeof(arr) 會獲得整個數(shù)組所占用的字節(jié)數(shù),sizeof(int) 會獲得一個數(shù)組元素所占用的字節(jié)數(shù),它們相除的結果就是數(shù)組包含的元素個數(shù),也即數(shù)組長度。
第 8 行代碼中我們使用了 *(arr+i) 這個表達式,arr 是數(shù)組名,指向數(shù)組的第 0 個元素,表示數(shù)組首地址, arr+i 指向數(shù)組的第 i 個元素,*(arr+i) 表示取第 i 個元素的數(shù)據(jù),它等價于 arr[i]。 arr 是int*類型的指針,每次加 1 時它自身的值會增加 sizeof(int),加 i 時自身的值會增加 sizeof(int) * i,這在《指針變量的運算》中已經(jīng)進行了詳細講解。 我們也可以定義一個指向數(shù)組的指針,例如:int arr[] = { 99, 15, 100, 888, 252 }; int *p = arr;
arr 本身就是一個指針,可以直接賦值給指針變量 p。arr 是數(shù)組第 0 個元素的地址,所以
int *p = arr;
也可以寫作
int *p = &arr[0];
。也就是說,arr、p、&arr[0] 這三種寫法都是等價的,它們都指向數(shù)組第 0 個元素,或者說指向數(shù)組的開頭。
再強調(diào)一遍,“arr 本身就是一個指針”這種表述并不準確,嚴格來說應該是“arr 被轉換成了一個指針”。這里請大家先忽略這個細節(jié),我們將在VIP教程《數(shù)組和指針絕不等價,數(shù)組是另外一種類型》和《數(shù)組在什么時候會轉換為指針》中深入討論。
如果一個指針指向了數(shù)組,我們就稱它為
數(shù)組指針(Array Pointer)
。
數(shù)組指針指向的是數(shù)組中的一個具體元素,而不是整個數(shù)組,所以數(shù)組指針的類型和數(shù)組元素的類型有關,上面的例子中,p 指向的數(shù)組元素是 int 類型,所以 p 的類型必須也是 int * 。
反過來想,p 并不知道它指向的是一個數(shù)組,p 只知道它指向的是一個整數(shù),究竟如何使用 p 取決于程序員的編碼。
更改上面的代碼,使用數(shù)組指針來遍歷數(shù)組元素:#include <stdio.h> int main(){ int arr[] = { 99, 15, 100, 888, 252 }; int i, *p = arr, len = sizeof(arr) / sizeof(int); for(i=0; i<len; i++){ printf("%d ", *(p+i) ); } printf("\n"); return 0; }
數(shù)組在內(nèi)存中只是數(shù)組元素的簡單排列,沒有開始和結束標志,在求數(shù)組的長度時不能使用
sizeof(p) / sizeof(int)
,因為 p 只是一個指向 int 類型的指針,編譯器并不知道它指向的到底是一個整數(shù)還是一系列整數(shù)(數(shù)組),所以 sizeof(p) 求得的是 p 這個指針變量本身所占用的字節(jié)數(shù),而不是整個數(shù)組占用的字節(jié)數(shù)。
也就是說,根據(jù)數(shù)組指針不能逆推出整個數(shù)組元素的個數(shù),以及數(shù)組從哪里開始、到哪里結束等信息。不像字符串,數(shù)組本身也沒有特定的結束標志,如果不知道數(shù)組的長度,那么就無法遍歷整個數(shù)組。
上節(jié)我們講到,對指針變量進行加法和減法運算時,是根據(jù)數(shù)據(jù)類型的長度來計算的。如果一個指針變量 p 指向了數(shù)組的開頭,那么 p+i 就指向數(shù)組的第 i 個元素;如果 p 指向了數(shù)組的第 n 個元素,那么 p+i 就是指向第 n+i 個元素;而不管 p 指向了數(shù)組的第幾個元素,p+1 總是指向下一個元素,p-1 也總是指向上一個元素。
更改上面的代碼,讓 p 指向數(shù)組中的第二個元素:#include <stdio.h> int main(){ int arr[] = { 99, 15, 100, 888, 252 }; int *p = &arr[2]; //也可以寫作 int *p = arr + 2; printf("%d, %d, %d, %d, %d\n", *(p-2), *(p-1), *p, *(p+1), *(p+2) ); return 0; }
運行結果:
99, 15, 100, 888, 252
引入數(shù)組指針后,我們就有兩種方案來訪問數(shù)組元素了,一種是使用下標,另外一種是使用指針。
不管是數(shù)組名還是數(shù)組指針,都可以使用上面的兩種方式來訪問數(shù)組元素。不同的是,數(shù)組名是常量,它的值不能改變,而數(shù)組指針是變量(除非特別指明它是常量),它的值可以任意改變。也就是說,數(shù)組名只能指向數(shù)組的開頭,而數(shù)組指針可以先指向數(shù)組開頭,再指向其他元素。
更改上面的代碼,借助自增運算符來遍歷數(shù)組元素:#include <stdio.h> int main(){ int arr[] = { 99, 15, 100, 888, 252 }; int i, *p = arr, len = sizeof(arr) / sizeof(int); for(i=0; i<len; i++){ printf("%d ", *p++ ); } printf("\n"); return 0; }
運行結果:
99? 15? 100? 888? 252
第 8 行代碼中,*p++ 應該理解為 *(p++),每次循環(huán)都會改變 p 的值(p++ 使得 p 自身的值增加),以使 p 指向下一個數(shù)組元素。該語句不能寫為 *arr++,因為 arr 是常量,而 arr++ 會改變它的值,這顯然是錯誤的。
*p++ 等價于 *(p++),表示先取得第 n 個元素的值,再將 p 指向下一個元素,上面已經(jīng)進行了詳細講解。
*++p 等價于 *(++p),會先進行 ++p 運算,使得 p 的值增加,指向下一個元素,整體上相當于 *(p+1),所以會獲得第 n+1 個數(shù)組元素的值。
(*p)++ 就非常簡單了,會先取得第 n 個元素的值,再對該元素的值加 1。假設 p 指向第 0 ?個元素,并且第 0 個元素的值為 99,執(zhí)行完該語句后,第 0 ?個元素的值就會變?yōu)?100。
99? 15? 100? 888? 252
第 4 行代碼用來求數(shù)組的長度,sizeof(arr) 會獲得整個數(shù)組所占用的字節(jié)數(shù),sizeof(int) 會獲得一個數(shù)組元素所占用的字節(jié)數(shù),它們相除的結果就是數(shù)組包含的元素個數(shù),也即數(shù)組長度。
第 8 行代碼中我們使用了 *(arr+i) 這個表達式,arr 是數(shù)組名,指向數(shù)組的第 0 個元素,表示數(shù)組首地址, arr+i 指向數(shù)組的第 i 個元素,*(arr+i) 表示取第 i 個元素的數(shù)據(jù),它等價于 arr[i]。 arr 是int*類型的指針,每次加 1 時它自身的值會增加 sizeof(int),加 i 時自身的值會增加 sizeof(int) * i,這在《指針變量的運算》中已經(jīng)進行了詳細講解。 我們也可以定義一個指向數(shù)組的指針,例如:
數(shù)組指針指向的是數(shù)組中的一個具體元素,而不是整個數(shù)組,所以數(shù)組指針的類型和數(shù)組元素的類型有關,上面的例子中,p 指向的數(shù)組元素是 int 類型,所以 p 的類型必須也是 int * 。
反過來想,p 并不知道它指向的是一個數(shù)組,p 只知道它指向的是一個整數(shù),究竟如何使用 p 取決于程序員的編碼。
更改上面的代碼,使用數(shù)組指針來遍歷數(shù)組元素:
也就是說,根據(jù)數(shù)組指針不能逆推出整個數(shù)組元素的個數(shù),以及數(shù)組從哪里開始、到哪里結束等信息。不像字符串,數(shù)組本身也沒有特定的結束標志,如果不知道數(shù)組的長度,那么就無法遍歷整個數(shù)組。
上節(jié)我們講到,對指針變量進行加法和減法運算時,是根據(jù)數(shù)據(jù)類型的長度來計算的。如果一個指針變量 p 指向了數(shù)組的開頭,那么 p+i 就指向數(shù)組的第 i 個元素;如果 p 指向了數(shù)組的第 n 個元素,那么 p+i 就是指向第 n+i 個元素;而不管 p 指向了數(shù)組的第幾個元素,p+1 總是指向下一個元素,p-1 也總是指向上一個元素。
更改上面的代碼,讓 p 指向數(shù)組中的第二個元素:
99, 15, 100, 888, 252
引入數(shù)組指針后,我們就有兩種方案來訪問數(shù)組元素了,一種是使用下標,另外一種是使用指針。
1) 使用下標
也就是采用 arr[i] 的形式訪問數(shù)組元素。如果 p 是指向數(shù)組 arr 的指針,那么也可以使用 p[i] 來訪問數(shù)組元素,它等價于 arr[i]。2) 使用指針
也就是使用 *(p+i) 的形式訪問數(shù)組元素。另外數(shù)組名本身也是指針,也可以使用 *(arr+i) 來訪問數(shù)組元素,它等價于 *(p+i)。不管是數(shù)組名還是數(shù)組指針,都可以使用上面的兩種方式來訪問數(shù)組元素。不同的是,數(shù)組名是常量,它的值不能改變,而數(shù)組指針是變量(除非特別指明它是常量),它的值可以任意改變。也就是說,數(shù)組名只能指向數(shù)組的開頭,而數(shù)組指針可以先指向數(shù)組開頭,再指向其他元素。
更改上面的代碼,借助自增運算符來遍歷數(shù)組元素:
99? 15? 100? 888? 252
第 8 行代碼中,*p++ 應該理解為 *(p++),每次循環(huán)都會改變 p 的值(p++ 使得 p 自身的值增加),以使 p 指向下一個數(shù)組元素。該語句不能寫為 *arr++,因為 arr 是常量,而 arr++ 會改變它的值,這顯然是錯誤的。
關于數(shù)組指針的謎題
假設 p 是指向數(shù)組 arr 中第 n 個元素的指針,那么 *p++、*++p、(*p)++ 分別是什么意思呢?
#include<stdio.h> #include <stdlib.h>int main() {int i,j;float sum = 0.0;float average;int v[3] = {12,34,56};int *p = v; printf("*p++ = %d\n",*p++); printf("&v[1]= %d,p = %d\n",&v[1],p);system("pause"); return 0;}
*p++ 等價于 *(p++),表示先取得第 n 個元素的值,再將 p 指向下一個元素,上面已經(jīng)進行了詳細講解。
*++p 等價于 *(++p),會先進行 ++p 運算,使得 p 的值增加,指向下一個元素,整體上相當于 *(p+1),所以會獲得第 n+1 個數(shù)組元素的值。
(*p)++ 就非常簡單了,會先取得第 n 個元素的值,再對該元素的值加 1。假設 p 指向第 0 ?個元素,并且第 0 個元素的值為 99,執(zhí)行完該語句后,第 0 ?個元素的值就會變?yōu)?100。
總結
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