指標（一）陣列名退化為指標
阿新 • • 發佈：2019-02-15
個人的淺顯認識, 歡迎批評指正.
1. 什麼是陣列型別?
下面是C99中原話:
An array type describes a contiguously allocated nonempty set of objects with a
particular member object type, called the element type.36) Array types are characterized by their element type and by the number of elements in the array. An array type is said to be derived from its element type, and if its element type is T , the array type is sometimes called ‘‘array of T ’’. The construction of an array type from an element type is called ‘‘array type derivation’’.
很顯然, 陣列型別也是一種資料型別, 其本質功能和其他型別無異:定義該型別的資料所佔記憶體空間的大小以及可以對該型別資料進行的操作(及如何操作).
2. 陣列型別定義的資料是什麼?它是變數還是常量?
char s[10] = "china";
在這個例子中, 陣列型別為 array of 10 chars(姑且這樣寫), 定義的資料顯然是一個數組s.
下面是C99中原話:
An lvalue is an expression with an object type or an incomplete type other than void; if an lvalue does not designate an object when it is evaluated, the behavior is undefined. When an object is said to have a particular type, the type is specified by the lvalue used to designate the object. A modifiable lvalue is an lvalue that does not have array type, does not have an incomplete type, does not have a const-qualified type, and if it is a structure or union, does not have any member (including, recursively, any member or element of all contained aggregates or unions) with a const-qualified type.
看了上面的定義, 大家應該明白了modifiable lvalue和lvalue的區別, 大家也應該注意到array type定義的是lvalue而不是modifiable lvalue.所以說s是lvalue.
s指代的是整個陣列, s的內容顯然是指整個陣列中的資料, 它是china\0****(這裡*表示任意別的字元).s的內容是可以改變的, 從這個意義上來說, s顯然是個變數.
3. 陣列什麼時候會"退化"
下面是C99中原話:
Except when it is the operand of the sizeof operator or the unary & operator, or is a string literal used to initialize an array, an expression that has type ‘‘array of type’’ is converted to an expression with type ‘‘pointer to type’’ that points to the initial element of the array object and is not an lvalue.
上面這句話說的很清楚了, 陣列在除了3種情況外, 其他時候都要"退化"成指向首元素的指標.
比如對 char s[10] = "china";
這3中例外情況是:
(1) sizeof(s)
(2) &s;
(3) 用來初始化s的"china";
除了上述3種情況外,s都會退化成&s[0], 這就是陣列變數的操作方式
4. 陣列與指標有什麼不同?
4.1 初始化的不同
char s[] = "china";
char *p = "china";
在第一句中,以&s[0]開始的連續6個位元組記憶體分別被賦值為:
'c', 'h', 'i', 'n', 'a', '\0'
第二句中,p被初始化為程式data段的某個地址,該地址是字串"china"的首地址
4.2 sizeof的不同
sizeof就是要求一種資料(型別)所佔記憶體的位元組數. 對於4.1中的s和p
sizeof(s)應為6, 而sizeof(p)應為一個"指標"的大小.
這個結果可以從1中對於陣列型別的定義和3中陣列什麼時候不會"退化"中得出來.
4.3 &操作符
對於&操作符, 陣列同樣不會退化.
4.1中的s和p分別取地址後,其意義為:
&s的型別為pointer to array of 6 chars.
&p的型別為pointer to pointer to char.
4.4 s退化後為什麼不可修改
除3種情況外,陣列s在表示式中都會退化為"指向陣列首元素的指標", 既&s[0]
舉個例子
int a;
(&a)++; //你想對誰++? 這顯然是不對的
對(&s[0])++操作猶如(&a)++, 同樣是不對的,這就導致退化後的s變成不可修改的了.
4.5 二維陣列與二級指標
char s[10];與char *p;
char s2[10][8];與char **p2;
s與p的關係,s2與p2的關係,兩者相同嗎?
緊扣定義的時候又到了.
除3種情況外,陣列在表示式中都會退化為"指向陣列首元素的指標".
s退化後稱為&s[0], 型別為pointer to char, 與p相同
s2退化後稱為&s2[0], 型別為pointer to array of 8 chars, 與p2不同
4.6 陣列作為函式引數
毫無疑問, 陣列還是會退化.
void func(char s[10]); <===> void func(char *s);
void func(char s[10][8]); <===> void func(char (*s)[8]);
4.7 在一個檔案中定義char s[8], 在另外一個檔案中宣告extern char *s. 這樣可以嗎?
---------file1.c---------
char s[8];
---------file2.c---------
extern char *s;
答案是不可以. 一般來說,在file2.c中使用*s會引起core dump, 這是為什麼呢?
先考慮int的例子.
---------file1.c---------
int a;
---------file2.c---------
extern int a;
file1.c和file2.c經過編譯後, 在file2.o的符號表中, a的地址是尚未解析的
file1.o和file2.o在連結後, file2.o中a的地址被確定.假設此地址為0xbf8eafae
file2.o中對該地址的使用,完全是按照宣告extern int a;進行的,即0xbf8eafae會被認為是整形a的地址
比如 a = 2; 其虛擬碼會對應為 *((int *)0xbf8eafae) = 2;
現在再看原來的例子.
---------file1.c---------
char s[8];
---------file2.c---------
extern char *s;
同樣, file1.c和file2.c經過編譯後, 在file2.o的符號表中, s的地址是尚未解析的
file1.o和file2.o在連結後, file2.o中s的地址被確定.假設此地址為0xbf8eafae
file2.o中對該地址的使用,完全是按照宣告extern char *s;進行的,即0xbf8eafae會被認為是指標s的地址
比如 *s = 2; 其虛擬碼會對應為 *(*((char **)0xbf8eafae)) = 2;
*((char **)0xbf8eafae)會是什麼結果呢?
這個操作的意思是:將0xbf8eafae做為一個二級字元指標, 將0xbf8eafae為始址的4個位元組(32位機)作為一級字元指標
也就是將file1.o中的s[0], s[1], s[2], s[3]拼接成一個字元指標.
那麼*(*((char **)0xbf8eafae)) = 2;的結果就是對file1.o中s[0], s[1], s[2], s[3]拼接成的這個地址對應
的記憶體賦值為2.
這樣怎麼會正確呢?
下面看看正確的寫法:
---------file1.c---------
char s[8];
---------file2.c---------
extern char s[];
同樣, file1.c和file2.c經過編譯後, 在file2.o的符號表中, s的地址是尚未解析的
file1.o和file2.o在連結後, file2.o中s的地址被確定.假設此地址為0xbf8eafae
file2.o中對該地址的使用,完全是按照宣告extern char s[];進行的,即0xbf8eafae會被認為是陣列s的地址
比如 *s = 2; 其虛擬碼會對應為 *(*((char (*)[])0xbf8eafae)) = 2;
*((char (*)[])0xbf8eafae)會是什麼結果呢?
這個操作的意思是:將0xbf8eafae做為一個指向字元陣列的指標, 然後對該指標進行*操作.
這就用到了陣列的一個重要性質:
對於陣列 char aaa[10];來說, &aaa[0], &aaa, *(&aaa)在數值上是相同的(其實, *(&aaa)之所以在程式中
會在值上等於&aaa[0], 這也是退化的結果: *(&aaa)就是陣列名aaa, aaa退化為&aaa[0]).
所以, *((char (*)[])0xbf8eafae)的結果在值上還是0xbf8eafae, 在型別上退化成"指向陣列首元素的指標"
那麼*(*((char (*)[])0xbf8eafae)) = 2;
其虛擬碼就成為*((char *)0xbf8eafae) = 2; 即將陣列s的第一個元素設為2
5. 小結論
(a). 陣列型別是一種特殊型別, 它定義的是陣列變數, 是lvalue但不是modifiable lvalue
(b). 除了3種情況外(sizeof, &, 用做陣列初始化的字串陣列), 陣列會退化成"指向陣列首元素的指標"
(c). 不要將陣列名簡單的看作不可修改的相應的指標, 它們還是有很多不同的
1. 什麼是陣列型別?
下面是C99中原話:
An array type describes a contiguously allocated nonempty set of objects with a
particular member object type, called the element type.36) Array types are characterized by their element type and by the number of elements in the array. An array type is said to be derived from its element type, and if its element type is T , the array type is sometimes called ‘‘array of T ’’. The construction of an array type from an element type is called ‘‘array type derivation’’.
很顯然, 陣列型別也是一種資料型別, 其本質功能和其他型別無異:定義該型別的資料所佔記憶體空間的大小以及可以對該型別資料進行的操作(及如何操作).
2. 陣列型別定義的資料是什麼?它是變數還是常量?
char s[10] = "china";
在這個例子中, 陣列型別為 array of 10 chars(姑且這樣寫), 定義的資料顯然是一個數組s.
下面是C99中原話:
An lvalue is an expression with an object type or an incomplete type other than void; if an lvalue does not designate an object when it is evaluated, the behavior is undefined. When an object is said to have a particular type, the type is specified by the lvalue used to designate the object. A modifiable lvalue is an lvalue that does not have array type, does not have an incomplete type, does not have a const-qualified type, and if it is a structure or union, does not have any member (including, recursively, any member or element of all contained aggregates or unions) with a const-qualified type.
看了上面的定義, 大家應該明白了modifiable lvalue和lvalue的區別, 大家也應該注意到array type定義的是lvalue而不是modifiable lvalue.所以說s是lvalue.
s指代的是整個陣列, s的內容顯然是指整個陣列中的資料, 它是china\0****(這裡*表示任意別的字元).s的內容是可以改變的, 從這個意義上來說, s顯然是個變數.
3. 陣列什麼時候會"退化"
下面是C99中原話:
Except when it is the operand of the sizeof operator or the unary & operator, or is a string literal used to initialize an array, an expression that has type ‘‘array of type’’ is converted to an expression with type ‘‘pointer to type’’ that points to the initial element of the array object and is not an lvalue.
上面這句話說的很清楚了, 陣列在除了3種情況外, 其他時候都要"退化"成指向首元素的指標.
比如對 char s[10] = "china";
這3中例外情況是:
(1) sizeof(s)
(2) &s;
(3) 用來初始化s的"china";
除了上述3種情況外,s都會退化成&s[0], 這就是陣列變數的操作方式
4. 陣列與指標有什麼不同?
4.1 初始化的不同
char s[] = "china";
char *p = "china";
在第一句中,以&s[0]開始的連續6個位元組記憶體分別被賦值為:
'c', 'h', 'i', 'n', 'a', '\0'
第二句中,p被初始化為程式data段的某個地址,該地址是字串"china"的首地址
4.2 sizeof的不同
sizeof就是要求一種資料(型別)所佔記憶體的位元組數. 對於4.1中的s和p
sizeof(s)應為6, 而sizeof(p)應為一個"指標"的大小.
這個結果可以從1中對於陣列型別的定義和3中陣列什麼時候不會"退化"中得出來.
4.3 &操作符
對於&操作符, 陣列同樣不會退化.
4.1中的s和p分別取地址後,其意義為:
&s的型別為pointer to array of 6 chars.
&p的型別為pointer to pointer to char.
4.4 s退化後為什麼不可修改
除3種情況外,陣列s在表示式中都會退化為"指向陣列首元素的指標", 既&s[0]
舉個例子
int a;
(&a)++; //你想對誰++? 這顯然是不對的
對(&s[0])++操作猶如(&a)++, 同樣是不對的,這就導致退化後的s變成不可修改的了.
4.5 二維陣列與二級指標
char s[10];與char *p;
char s2[10][8];與char **p2;
s與p的關係,s2與p2的關係,兩者相同嗎?
緊扣定義的時候又到了.
除3種情況外,陣列在表示式中都會退化為"指向陣列首元素的指標".
s退化後稱為&s[0], 型別為pointer to char, 與p相同
s2退化後稱為&s2[0], 型別為pointer to array of 8 chars, 與p2不同
4.6 陣列作為函式引數
毫無疑問, 陣列還是會退化.
void func(char s[10]); <===> void func(char *s);
void func(char s[10][8]); <===> void func(char (*s)[8]);
4.7 在一個檔案中定義char s[8], 在另外一個檔案中宣告extern char *s. 這樣可以嗎?
---------file1.c---------
char s[8];
---------file2.c---------
extern char *s;
答案是不可以. 一般來說,在file2.c中使用*s會引起core dump, 這是為什麼呢?
先考慮int的例子.
---------file1.c---------
int a;
---------file2.c---------
extern int a;
file1.c和file2.c經過編譯後, 在file2.o的符號表中, a的地址是尚未解析的
file1.o和file2.o在連結後, file2.o中a的地址被確定.假設此地址為0xbf8eafae
file2.o中對該地址的使用,完全是按照宣告extern int a;進行的,即0xbf8eafae會被認為是整形a的地址
比如 a = 2; 其虛擬碼會對應為 *((int *)0xbf8eafae) = 2;
現在再看原來的例子.
---------file1.c---------
char s[8];
---------file2.c---------
extern char *s;
同樣, file1.c和file2.c經過編譯後, 在file2.o的符號表中, s的地址是尚未解析的
file1.o和file2.o在連結後, file2.o中s的地址被確定.假設此地址為0xbf8eafae
file2.o中對該地址的使用,完全是按照宣告extern char *s;進行的,即0xbf8eafae會被認為是指標s的地址
比如 *s = 2; 其虛擬碼會對應為 *(*((char **)0xbf8eafae)) = 2;
*((char **)0xbf8eafae)會是什麼結果呢?
這個操作的意思是:將0xbf8eafae做為一個二級字元指標, 將0xbf8eafae為始址的4個位元組(32位機)作為一級字元指標
也就是將file1.o中的s[0], s[1], s[2], s[3]拼接成一個字元指標.
那麼*(*((char **)0xbf8eafae)) = 2;的結果就是對file1.o中s[0], s[1], s[2], s[3]拼接成的這個地址對應
的記憶體賦值為2.
這樣怎麼會正確呢?
下面看看正確的寫法:
---------file1.c---------
char s[8];
---------file2.c---------
extern char s[];
同樣, file1.c和file2.c經過編譯後, 在file2.o的符號表中, s的地址是尚未解析的
file1.o和file2.o在連結後, file2.o中s的地址被確定.假設此地址為0xbf8eafae
file2.o中對該地址的使用,完全是按照宣告extern char s[];進行的,即0xbf8eafae會被認為是陣列s的地址
比如 *s = 2; 其虛擬碼會對應為 *(*((char (*)[])0xbf8eafae)) = 2;
*((char (*)[])0xbf8eafae)會是什麼結果呢?
這個操作的意思是:將0xbf8eafae做為一個指向字元陣列的指標, 然後對該指標進行*操作.
這就用到了陣列的一個重要性質:
對於陣列 char aaa[10];來說, &aaa[0], &aaa, *(&aaa)在數值上是相同的(其實, *(&aaa)之所以在程式中
會在值上等於&aaa[0], 這也是退化的結果: *(&aaa)就是陣列名aaa, aaa退化為&aaa[0]).
所以, *((char (*)[])0xbf8eafae)的結果在值上還是0xbf8eafae, 在型別上退化成"指向陣列首元素的指標"
那麼*(*((char (*)[])0xbf8eafae)) = 2;
其虛擬碼就成為*((char *)0xbf8eafae) = 2; 即將陣列s的第一個元素設為2
5. 小結論
(a). 陣列型別是一種特殊型別, 它定義的是陣列變數, 是lvalue但不是modifiable lvalue
(b). 除了3種情況外(sizeof, &, 用做陣列初始化的字串陣列), 陣列會退化成"指向陣列首元素的指標"
(c). 不要將陣列名簡單的看作不可修改的相應的指標, 它們還是有很多不同的