1 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
- 数组名可看作指向数组第一个元素的常量指针
现在有两个问题:
- a + 1 的意义是什么?结果是什么?
- 指针运算的意义是什么?结果又是什么?
下面我们实际用编译器实现一下,看下 a + 1 的结果是什么?
// 28-1.c
#include<stdio.h>
int main()
{
int a[5] = {0};
int* p = NULL;
printf("a = 0x%X\n", (unsigned int)(a));
printf("a + 1 = 0x%X\n", (unsigned int)(a + 1));
printf("p = 0x%X\n", (unsigned int)(p));
printf("p + 1 = 0x%X\n", (unsigned int)(p + 1));
return 0;
}
$ gcc 28-1.c -o 28-1
$ ./28-1
a = 0xC0919D70
a + 1 = 0xC0919D74
p = 0x0
p + 1 = 0x4
可以看到 a 与 a + 1 相差为 4,p 和 p + 1 相差也为 4,为什么会出现这个结果呢,请接着向下看指针的运算
2 指针的运算
2.1 指针与整数的运算
指针是一种特殊的变量,与整数的运算规则如下:
结论:当指针 p 指向一个同类型的数组元素时,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
根据这个规则,我们手动计算一下上面的 a + 1 和 p + 1
a + 1
= 0xC0919D70 + 1 * sizeof(*a)
= 0xC0919D70 + 1 * sizeof(int)
= 0xC0919D70 + 1 * 4
= 0xC0919D74
p + 1
= 0x0+ 1 * sizeof(*p)
= 0x0+ 1 * sizeof(int)
= 0x0+ 1 * 4
= 0x4
2.2 指针之间的运算
- 指针之间只支持减法运算
- 参与减法运算的指针类型必须相同
两个指针相减的运算可以用下面这个表达式来表示:
指针相减的结果不是地址差,是地址差再除以参数的长度,得到是元素个数
!!注意:
- 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
- 当两个指针所指向的元素不在同一个数组中时,结果未定义
下面来初探一下指针运算,从下面的代码中找错:
// 28-2.c
#include<stdio.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("%ld\n", p0 - p1);
printf("%ld\n", p0 + p2);
printf("%ld\n", p0 - p2);
printf("%ld\n", p0 - p);
printf("%ld\n", p0 * p2);
printf("%ld\n", p0 / p2);
return 0;
}
分析:p0 指向数组 s1 的首元素, p1 指向数组 s1 的第 4 个元素,p2 指向数组 s2 的首元素,p 是 int 型的指针
首先指针之间只支持减法,所以第 14,17,18 行错误,参与减法运算的指针类型必须相同,所以第 16 行错误,编译一下,看和我们的分析结果是否相同。
根据编译结果,和我们的分析完全一致
将第 14,16,17,18 行注释,再次编译,运行,结果如下:
$ gcc 28-2.c -o 28-2
$ ./28-2
-3
-5
p0 指向数组 s1 的首元素, p1 指向数组 s1 的第 4 个元素,所以相减是 -3,表示下标差。p2 与 p0 指向不同的数组,结果是未定义的,这里的 -5 表示什么意义我也不知道
2.3 指针运算的应用
#include<stdio.h>
#define DIM(a) (sizeof(a) / sizeof(*a))
int main()
{
char s[] = {'H', 'e', 'l', 'l', 'o'};
char* pBegin = s;
char* pEnd = s + DIM(s);
char* p = NULL;
printf("pBegin = %p\n", pBegin);
printf("pEnd = %p\n", pEnd);
printf("Size = %ld\n", pEnd - pBegin);
for (p = pBegin; p < pEnd; p++)
{
printf("%c", *p);
}
printf("\n");
return 0;
}
DIM(a) 是 求数组的长度,数组首地址加数组长度指向数组最后一个元素后面的位置,这是合法的,并且经常使用,可以利用这个指针遍历数组。
$ gcc 28-3.c -o 28-3
$ ./28-3
pBegin = 0x7ffc7b77e213
pEnd = 0x7ffc7b77e218
Size = 5
Hello
3 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
- 参与比较运算的指针类型必须相同
4 小节
1、数组声明时编译器自动分配一片连续的内存空间
2、64 位系统指针长度为 8 字节,32 位系统为 4
3、指针和整数可以进行运算,其结果为指针
4、指针之间只支持减法运算,其结果为数组元素下标差
5、指针之间支持比较运算,其类型必须相同