C语言基础之数组指针

　　众所周知，C语言中的指针类型多种多样，而说到指针类型，数组指针又是其中使用得比较多的指针类型。那么什么是数组指针呢？它的作用又是什么呢？下面课课家笔者就为大家详细介绍C语言中的数组指针概念和作用。 

　　所谓数组（Array），简单来说它就是一系列具有相同类型的数据的集合，每一份数据叫做一个数组元素（Element）。数组中的所有元素在内存中是连续排列的，整个数组占用的是一块内存。下面笔者以intarr[]={99,15,100,888,252};为代码例子，该数组在内存中的具体分布如图1所示：

图1

　　在我们定义数组时要给出数组名和数组长度，数组名可以认为是一个指针，它指向数组的第0个元素。在C语言中，我们通常将第0个元素的地址称为数组的首地址。以上面的数组为例，图2是arr的指向：

图2

　　数组名的本意是表示整个数组，也就是表示多份数据的集合，但在使用过程中我们经常会转换为指向数组第0个元素的指针，所以上面使用了“认为”一词，表示数组名和数组首地址并不总是等价。对于初学者，其实可以暂时忽略这个细节，把数组名当做指向第0个元素的指针使用就可以了。下面的代码例子演示了如何以指针的方式遍历数组元素：

　　#include <stdio.h>

　　int main(){

　　int arr[]={99,15,100,888,252};

　　int len=sizeof(arr)/sizeof(int); //求数组长度

　　int i;

　　for(i=0;i<len;i++){

　　printf("%d",*(arr+i)); //*(arr+i)等价于arr[i]

　　}

　　printf("\\n");

　　return 0;

　　}

　　输出结果：

　　9915100888252

　　第4行代码用来求数组的长度，sizeof(arr)会获得整个数组所占用的字节数，sizeof(int)会获得一个数组元素所占用的字节数，它们相除的结果就是数组包含的元素个数，也就是数组长度。第8行代码中我们使用了*(arr+i)这个表达式，arr是数组名，指向数组的第0个元素，表示数组首地址，arr+i指向数组的第i个元素，*(arr+i)表示取第i个元素的数据，它等价于arr[i]。arr是int*类型的指针，每次加1时它自身的值会增加sizeof(int)，加i时自身的值会增加sizeof(int)*i。另外我们也可以定义一个指向数组的指针，比如：

　　int arr[]={99,15,100,888,252};

　　int *p=arr;

　　arr本身就是一个指针，可以直接赋值给指针变量p。arr是数组第0个元素的地址，所以int*p=arr;也可以写作int*p=&arr[0];。也就是说，arr、p、&arr[0]这三种写法都是等价的，它们都指向数组第0个元素，或者说指向数组的开头。在这里笔者给大家提醒一下，“arr本身就是一个指针”这种表述并不准确，严格来说应该是“arr被转换成了一个指针”。如果一个指针指向了数组，我们就称它为数组指针（Array Pointer）。数组指针指向的是数组中的一个具体元素，而不是整个数组，所以数组指针的类型和数组元素的类型有关，上面的例子中，p指向的数组元素是int类型，所以p的类型必须也是int*。反过来想，p并不知道它指向的是一个数组，p只知道它指向的是一个整数，究竟如何使用p取决于程序员的编码。下面笔者通过更改上面的代码，使用数组指针来遍历数组元素，具体代码如下：

　　#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;

　　}

　　数组在内存中只是数组元素的简单排列，没有开始和结束标志，在求数组的长度时不能使用sizeof(p)/sizeof(int)，因为p只是一个指向int类型的指针，编译器并不知道它指向的到底是一个整数还是一系列整数（数组），所以sizeof(p)求得的是p这个指针变量本身所占用的字节数，而不是整个数组占用的字节数。也就是说根据数组指针不能逆推出整个数组元素的个数，以及数组从哪里开始、到哪里结束等信息。不像字符串，数组本身也没有特定的结束标志，如果不知道数组的长度，那么就无法遍历整个数组。在对指针变量进行加法和减法运算时，是根据数据类型的长度来计算的。如果一个指针变量p指向了数组的开头，那么p+i就指向数组的第i个元素；如果p指向了数组的第n个元素，那么p+i就是指向第n+i个元素；而不管p指向了数组的第几个元素，p+1总是指向下一个元素，p-1也总是指向上一个元素。下面笔者继续更改上面的代码，让p指向数组中的第二个元素，具体代码如下：

　　#include <stdio.h>

　　int main(){

　　int arr[]={99,15,100,888,252};

　　int *p=&arr[2]; //也可以写作int *p=arr+2;

　　printf("%d,%d,%d,%d,%d\\n",*(p-2),*(p-1),*p,*(p+1),*(p+2));

　　return 0;

　　}

　　输出结果：

　　99,15,100,888,252

　　引入数组指针后，我们就有两种方案来访问数组元素了，一种是使用下标，另外一种是使用指针。

　　①使用下标

　　采用arr[i]的形式访问数组元素。如果p是指向数组arr的指针，那么也可以使用p[i]来访问数组元素，它等价于arr[i]。

　　②使用指针

　　使用*(p+i)的形式访问数组元素。另外数组名本身也是指针，也可以使用*(arr+i)来访问数组元素，它等价于*(p+i)。

　　不管是数组名还是数组指针，都可以使用上面的两种方式来访问数组元素。不同的是，数组名是常量，它的值不能改变，而数组指针是变量（除非特别指明它是常量），它的值可以任意改变。也就是说数组名只能指向数组的开头，而数组指针可以先指向数组开头，再指向其他元素。下面笔者继续更改上面的代码，借助自增运算符来遍历数组元素，具体代码如下：

　　#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;

　　}

　　输出结果：

　　9915100888252

　　第8行代码中，*p++应该理解为*(p++)，每次循环都会改变p的值（p++使得p自身的值增加），以使p指向下一个数组元素。该语句不能写为*arr++，因为arr是常量，而arr++会改变它的值，这明显是错误的。

　　◎关于数组指针的谜题

　　假设p是指向数组arr中第n个元素的指针，那么*p++、*++p、(*p)++分别是什么意思呢？

　　*p++等价于*(p++)，表示先取得第n个元素的值，再将p指向下一个元素。

　　*++p等价于*(++p)，会先进行++p运算，使得p的值增加，指向下一个元素，整体上相当于*(p+1)，所以会获得第n+1个数组元素的值。

　　(*p)++就非常简单了，会先取得第n个元素的值，再对该元素的值加1。假设p指向第0个元素，并且第0个元素的值为99，执行完该语句后，第0个元素的值就会变为100。

　　本次C语言基础之数组指针的讲解到此就暂告一段落了，如果以后有什么内容补充或者修改的话笔者会继续在此补充或者修改，同时也欢迎大家对本次讲解提出建议和补充。最后希望本次的讲解对大家学习C语言起到一定的作用！