C語言陣列和指標的區別

實際上關於陣列與指標的區別這個問題在《c專家程式設計》已經有很詳細的闡釋，但我想用自己的語言說一說我的理解。

最近在做資料結構課設，其中乙個函式發生了令人費解的錯誤，簡化後的**如下：

#include 
int main()

程式執行到 printf 語句後便會掛掉，除錯時會提示乙個sigsegv訊號，根據原來的經驗，這時程式試圖訪問本不應該訪問的記憶體。

原來在 c 語言課堂上老師經常提到陣列就是乙個指標，指標也可以像陣列那樣用使用中括號的方式來進行記憶體訪問。以這樣的想法來分析前面的程式：foo 是乙個字元指標，即 foo 的值即為「abcde」的首字元「a」的位址，*foo 即為『a』；那麼 foo 這個指標一定存在某個記憶體單元，&foo獲得這個記憶體單元的位址，即 pfoo 是指向 foo 的指標，那麼*pfoo 得到 foo，*(*pfoo)應該得到『a』了；這樣理解的話，程式是不應該有問題的。

下面我們使用指標代替陣列來實現上面的程式：

#include 
#include 
int main()

程式這次執行結果和預料的相同，輸出乙個字母a。由此可見，陣列就是指標，這種說法是錯誤的。

有人認為陣列是乙個靜態常量，即陣列名代表乙個靜態的位址值，在編譯時確定，下面**可以證偽這種說法

int main()
;    static
char *p = foo;
return
0;}

使用 gcc 編譯時會有以下錯誤：

notconstant

可見陣列名並不是代表乙個靜態量，並非位址常量。如果定義 foo 時加上 static 限定符，編譯就會通過，此時陣列名才代表了乙個靜態量。

請看以下**：

int main()
;    char * const bar;    //為什麼是這種寫法，請自行查閱相關資料
char *baz;           
foo = baz;           /* 1 */
bar = baz;           /* 2 */
return
0;}

gcc 編譯時錯誤資訊為：

/* 1 */ error: incompatible types when assigning to type 'char[1]' from type 'char *' /* 2 */ error: assignment of read-only variable

'bar'

1 2 兩處出錯資訊並不相同，若陣列為動態常量指標，出錯資訊應像 2 那樣。

陣列既不是靜態常量，也不是指標，那麼陣列是什麼？

首先補充一些左值和右值的知識，引用《c專家程式設計》中的一段話：

出現在賦值符左邊的符號有時被稱為左值，出現在賦值符右邊的符號有時被稱為右值。編譯器為每個變數分配乙個位址（左值）。這個位址在編譯時可知，而且該變數在執行時一直儲存於這個位址。相反，儲存於變數中的值（它的右值）只有在執行時才可知。如果需要用到變數中儲存的值，編譯器就發出指令從指定位址讀入變數值並將它存於暫存器中。

我對左值的理解和書上有些區別，我把這裡的「符號」稱為「物件」，每乙個符號都代表乙個物件，物件與位址是一一對應的。即如果宣告了 int a，那麼 a 作為乙個左值時，a 即代表這個儲存在某個特定的位址的物件，對這個物件賦值即為把值放在這個特定的位址；a 作為右值時即代表 a 的內容，就是乙個單純的值，而不是物件。乙個值是不能作為左值的，比如乙個常數 1, 1 = a 這樣的賦值語句是無法編譯通過的。在我看來，「左值」義同「物件」，「右值」義同「值」，所以下面「左值」和「物件」指的是相同的東西。但是「左值」又有乙個子集：「可修改的左值」，只有這個子集中的東西才能放在賦值號左邊，因此我認為將引用中的第一句話修改為「出現在賦值符左邊的符號有時被稱為可修改的左值」更能表達其實際的意思。為什麼要引出這個子集，為的就是要把陣列分出來，陣列是左值，但並不是可修改的左值，因此你也不能直接把陣列名放在等號左邊進行賦值。

我先把結論放在這裡，然後在進行分析：陣列就是陣列，乙個陣列名就代表乙個陣列物件，這個物件內可以有乙個或多個元素，每個元素型別都相同；正如 int 就是 int，乙個 int 變數名就代表乙個 int 型別物件。看到這裡，你可能要笑了，這不是什麼都沒說嗎，誰不知道陣列是這個意思啊，我想知道陣列和指標什麼關係。其實對陣列的認識就是這樣乙個返璞歸真過程，看我來慢慢解釋。

以下**：

/* 1.c */
int main()
;    int bar = 1;
return
0;}

使用 gcc 將其彙編並以 intel 格式輸出組合語言檔案：

gcc -s
-masm
=intel 1.c

關鍵部分為：

mov
dword
ptr[esp+8], 1
movdword
ptr[esp+12], 1

esp+8 位置就是那個 int foo，esp+12 位置就是那個 int bar。可見，給 int 陣列的賦值時就像給乙個 int 變數賦值一樣，並沒用指標來進行間接訪問，這個 int 陣列物件 foo 的記憶體位址在編譯時就確定了，是 esp+8；正如那個 int 物件 bar 一樣，它的記憶體位址在編譯時也確定了，是esp+12。

以示區別，我將下面**同樣以組合語言輸出：

/* 2.c */
#include 
int main()

彙編的關鍵部分為：

mov     dword ptr [esp], 4
call    _malloc
mov     dword ptr [esp+28], eax
mov     eax, dword ptr [esp+28]
mov     dword ptr [eax], 1

前兩句為 foo 分配記憶體空間，第三句將分配的記憶體空間位址值賦給 foo，foo 的位址為 esp+28，編譯時已知。下面是賦值部分，首先從 foo 那裡得到位址值，然後向這個位址賦值，這裡可以看出和給陣列賦值的差別，給陣列賦值時是將值直接賦到了陣列中，而不用從**得到陣列的位址。

由上面可以看出，陣列更像乙個普通的變數，編譯時就知道了其位址，可以直接賦值。

陣列不能放在賦值號左邊，但陣列仍可以作為乙個左值或者說物件出現在語句中，乙個重要的例子就是取位址操作：&。取位址操作 &的運算元必須是乙個左值，而不能是乙個右值。比如乙個變數int a = 1，&a 就可以得到 a 的位址，但 &1 是非法的，乙個單純的數值是沒有位址的。那麼對於乙個int foo，&foo 會返回乙個什麼樣的值呢？自然是乙個指向陣列的指標咯，下面的程式可以看出來：

int main()

那個賦值語句一定會觸發乙個的錯誤，我們可以根據編譯輸出來確定它們的型別，錯誤為：

error: incompatible types when assigning to
type
'int[1]' from type
'int (*)[1]'

沒錯，&foo 返回資料型別為 int (*)[1]，就是乙個指向陣列的指標。指向陣列？指向陣列的**呢？指向陣列物件首位址，正如乙個指向 int 物件的指標指向那個 int 物件占有的兩個或四個記憶體單元的首位址一樣。

把 &foo 賦給乙個普通的指標是可以的，不過會觸發乙個 warning，因為int * 與 int (*)[1] 並不相容。賦值後普通指標的值與 &foo 的值是相同的，都是陣列物件的首位址，只是普通指標把這塊記憶體當做 int 物件處理而已。

由於 c 語言是弱型別語言，你把 &foo 賦給int **********bar 或者 int *baz都是可以的，都不會導致 error，只會導致 warning，此時你列印出 *bar 或者 *baz 的值都是 foo 中第乙個整數的值（前提是指標和陣列占用空間大小相等）。正如文章開頭的**那樣，以這個整數的值作為乙個位址值進行間接訪問（*(*bar)）就會導致非法訪問的錯誤。

int main()

出錯資訊為：

error: incompatible types when assigning to
type
'int[1]' from type
'int *'

foo 作為右值時返回了乙個 int *，就是這個特性給人造成了陣列就是指標的假象。

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