浅议C语言中数组和指针的互操作

2019-11-17 05:17:07

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供稿：网友

　　曾听好多朋友说，C是一种怀旧的语言，因为它的历史很久远，然而自从各种面向对象的编程语言的相续出现让它的影响力日减。当然了，这是无可非议的，但是C的高效性是其他语言无妨比拟的，所以我们有必要把握其中的精华与奥妙，也就有必要知道其中的基本的数据结构的比如数组，稍微有点深度的堆栈、列表、结构体等的操作和实现。指针也是C语言中的一个很优秀灵活的结构，对它的了解也是必不可少的。

　　我们一般都认为数组是一维的数据存储结构，因为二位数组或者说矩阵都可以看作是多个一维数组的组合结构，定义在其上的数据存储访问方式是一样的。所以一维数组是其中最基础的最重要的部分，只有理解了此类数据结构的本质才能触类旁通了。

　　数组（array）是若干同类变量的聚合，答应通过统一的名字饮用其中的变量。所以数组也就是一个同一类型的数据的有限集合。可以通过下表来访问数组中的某一/些数组元素。在C语言中数组都由连续的内存区域构成（有时候，不一定是这样），最低地址对应首元素，数组的下标是从0开始的，所以首元素也就是数组下标为0的元素，最高的地址对应最末的元素，即第N-1个元素（假如我们定义的数组为N元）。

　　数组的定义方式：

　　在C语言中答应在声明数组的时候同时对其进行初始化，也可以把声明和定义放在不同的位置，初始化的一般的类似于如下的表达式：

　　

　　type_specifier array_name[size1]...[sizeN] = {value_list};

　　其中vlaue_list是由逗号(，)分隔的常量表，常量表必须和type_specifier兼容。最后由分号与下一个语句分隔。由此可见一维数组的定义方式为：

　　

　　type_specifier array_name[size] = {value_list};

　　如下：char hello[12] = {’H’,’e’,’l’,’l’,’o’,’,’,’ ’,’w’,’o’,’r’,’l’,’d’,’/0’};

　　注重：字符数组是一"’/0’"收尾的，这是C标准的一部分。因为在操作字符数组的时候是以’/0’作为结束判定的标志。当然了，假如你定义的是一个字符串那就不用加这个’/0’了。因为有机制帮助你自动添加。上面的例子的串的生命方式为：string hello = "Hello, world";(当然了，具体的实现中你必须把"string.h"头文件加入到你的文件中），或者你也可以这样来声明：

　　

　　char *hello = "Hello, world"；或者char hello[] = "Hello, world"；切换为字符指针数组，其效果是一样的);数组初始化的时候还可以不标明最大小，即

　　char hello[] = {’H’,’e’,’l’,’l’,’o’,’,’,’ ’,’w’,’o’,’r’,’l’,’d’,’/0’};，这时候编译器会根据后边的赋值情况为数组分配合适的内存空间，这个你不用担忧，除非机器正处于内存缺状态。

　　数组元素的访问：

　　可以利用循环结构来挨个访问数组的元素，比如：

　　

　　[...]

　　int i;

　　char hello[12] = {’H’,’e’,’l’,’l’,’o’,’,’,’ ’,’w’,’o’,’r’,’l’,’d’,’/0’};

　　[...]

　　for(i = 0; i < 12; i++){

　　

　　PRintf("%c",hello[i]);

　　}

　　printf("/n");

　　[...]

　　其中有一点必须注重了，那就是i的值不能取到12，因为我们的下标识从0开始的，即hello[0]是第一个元素，数组的下界，而hello[12]是第一个空元素，数组的上界。其实，数组元素的个数等于定义时的下标，也等于数组的上界（12）减去下界（0）得到的数值，还等于上界地址减去下界地址模sizeof(tyep_specifier)的值（假设数组空间是连续分布的，假如不是这样那么这种方法也就不成立了）。
　　在数组初始化的时候还答应在数组的最后加一个逗号（，），比如：

　　

　　int month_lengths[] = {’31’,’29’,’31’,’30’,’31’,’30’,’31’,’31’,’30’,’31’,’30’,’31’,};

　　因为在分行的情况下，编译程序是通过逗号作为标志的，所以这是合法的。

　　以上结构可以写为如下的形式：

　　

　　int month_lengths[] = {’31’,’29’,’31’,’30’,’31’,’30’,’31’,’31’,’30’,’31’,’30’,’31’,};

　　还有一点必须注重了，字符和字符串的表达式不一样的。单引号用于字符表达式，而双引号则用于字符串表达式的。这是好多人，包括C的老手，最爱犯的错误。写一个换行语句是会

　　写成：

　　

　　printf(’/n’); ,而在字符判定操作的时候却写成了：

　　

　　int c;

　　[...]

　　

　　if((c = getchar()) != "/n"){

　　

　　do something here

　　

　　}

　　[...]

　　这种低级的错误是很轻易避免的，但是一不小心就出错了，而且还不少呢，在教科书、参考书、以及一些文献以及网络文字里经常出现，只要你细心一点就可以发现。这看似问题不大，但是

　　假如在嵌入式系统，尤其是实时系统有可能造成系统崩溃的，所以写程序时不要报以任何的侥幸心理，必须审慎每一个细节。程序设计不是一门技术,而是一门艺术。

　　下面看看指针吧。

　　指针是（pointer）是存放内存地址的变量。从这个定义中我们可以实力一个这样的概念：与指针操作相关的最直接的要素是地址，内存地址。这里的地址指内存中另一个变量的位置。

　　假如一个变量含有一个变量的地址，则称一个变量指向第二个变量。

　　预备存放指针的变量必须在使用前声明好。指针的声明由一个基类（base type）、一个星号（*）和变量名组成。一般的形式为：

　　

　　type * name;

　　其中，type是指针的基类类型，可以是任何有效的数据类型，name是指针变量的名称。当然了 type *name 和 type * name是等效的，一般的编译器都会在编译程序的时候忽略中间的空格。

　　指针的基类定义了指针可以指向的变量的类型。技术上，任何指针类型都可以指向内存的任何位置。然而，指针的操作是基于指针的类型的，也就是说指针变量和其指向的地址的变量的类型必须兼容。即如下的操作时错误的：

　　

　　int *p;

　　char ch = ’A’;

　　

　　p = &ch;

　　因为类型不匹配，所以这是错误的。其实，这句话不完全对。这只是一个标准罢了，具体还需要看你的编译器的实现了。上面这种方式的操作在好多编译器上是可以通过的，比如，Win-TC、LCC等（在Win-TC下直接通过，而在LCC下也只有一个警告罢了）。不过采用这种方式设计的程序的可移植性一定是很糟糕的。还有假如在操作中假如你想把指针地址存给一个数组元素时，假如类型不匹配，那么你只有强制转换指针地址的数据类型了，直接赋值是不可能的。所以我们提倡还是采用标准的规定来进行操作。还有下面这一种操作也是错误的，虽然类型是匹配的：

　　

　　int *p;

　　int i;

　　

　　p = &i;

　　因为i仅被用户声明了，但是没有分配内存，所以这是错误的。一个变量只有在被初始化的时候，才有可能分配到内存的（大多数情况是初始化之后，就分配到内存，但是假如在内存不足的情况就不可能满足这个要求了）。在指针声明中还存在一个误区，那就是错误的认为在如是的表达式 int *p,m,n; 中声明了3个指针变量，其实只有第一个（p）是指针变量，而其他两个（m,n）只是int型变量罢了。只有这样才能同时声明几个指针变量的： int *p, *m, *n, ...;

　　指针也可以像一般变量一样进行初始化的，但是你不能给一个一个指针直接的赋值哦。比如：

　　

　　int *p;

　　p = 10; 只是错误的。不过你可以把指针赋值为空，即

　　

　　int *p = 0; 或者

　　

　　int *p;

　　p = NULL;

　　因为在许多的C语言的头文件，如,定义了宏NULL，它是一个空指针常量，所以我们的表达式是合法的，效果和上面的一个相同。

　　我们可以把一个数组变量赋予一个指针，因为它们都是一种地址的映射罢了。这才是我们的主题。比如：

　　

　　char str[100], *pointer;

　　

　　pointer = str;

　　这里，pointer指向数组str的首元素，与str[0]或者访问变量str的实质是一样的，操作的都是数组的第1个元素，0位置上的元素。假如要访问str数组的第10个元素，那么操作如下：

　　

　　str[9]

　　或

　　

　　*(pointer + 9) 这是等效的。在指针中也有++，--这样的操作，尤其在指针和数组互操作时，用到的机率最大，因为操作很灵活。比如：

　　

　　#include

　　

　　int main(){

　　

　　char hello[] = "Hello, world !";

　　char *p;

　　

　　p = hello;

　　

　　do{

　　printf("%c", *p);

　　p++;

　　} while(*p);

　　

　　printf("/n");

　　return ;

　　}

　　这是一个典型的例子，即用了指针的“自增”操作，还是数组合指针互操作的好例子。你的操作还可以是：

　　

　　p = &hello[3];

　　*p = hello[3];

　　

　　*&hello[3] = *p;

　　printf("%d/n",*&hello[3]);

　　hello[3] = *p;

　　printf("%d/n",&hello[3]);

　　hello[3] = *p;

　　printf("%d/n",hello[3]);

　　等等，其中 *&hello[3] 和 &hello[3]的值是一样的，都是读取hello数组中3号元素（第四个元素）的地址的。而语句 p = &hello[3];是把3号元素的地址赋给指针变量，而hello[3] = *p;

　　是把指针p的值赋给hello[3]的。这也是互操作的一种方式。

　　注重了： *++P , ++*p 和 *p++ 以及 *--p , --*p 和 *p-- 表示的结果是不同的。因为++、--的优先级高于*的优先级，所以前边的表达式相当于 *(++p) , *(++p) 和 *(p++) 以及 *(--p) , *(--p) 和 *(p--)。建议牢牢的记住操作符的优先级，因为在这些细节上稍不注重就会产生问题，我们意想不到的。

　　数组和指针都可以当作参数来处理，但是才用指针的概率要高一些，因为指针较数组更加灵活。例如，你可以如下传递一个数组或指针变量：

　　

　　#include

　　

　　int main(){

　　

　　　char hello[] = "Hello, world !/n";

　　　char *p;

　　

　　　p = hello;

　　

　　　printf(hello);

　　　printf(p);

　　　printf("%s", p);

　　　printf("%s", hello);

　　

　　　do{

　　　　printf("%c", *p);

　　　　p++;

　　　} while(*p);

　　

　　　printf("/n");

　　　return ;

　　}

　　在LCC中是完全通过的，其输出结果是：

　　

　　Hello, world !

　　Hello, world !

　　Hello, world !

　　Hello, world !

　　Hello, world !

　　但是在有些编译器上，语句：

　　

　　printf(hello);

　　printf(p);

　　可能只会输出字符串的第1个元素，因为有些编译器采取的是对字符串进行“截取”的方式来处理，所以其结果有可能是：

　　

　　HHHello, world !

　　Hello, world !

　　Hello, world !

　　可能这些东西并不一定有用，但是知道这些知识还是有必要的。假如我的辛劳能对你的学习或者开发有点帮助，那我也就满足了。

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