深入理解C指標之四指標和陣列

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深入理解c指標之四：指標和陣列

陣列是c內建的基本資料結構，陣列表示法和指標表示法緊密關聯。一種常見的錯誤認識是陣列和指標完全可以互換，儘管陣列名字有時可以當做指標來用，但陣列的名字不是指標。陣列和指標的區別之一就是，儘管陣列的名字可以返回陣列位址，但是名字不能作為賦值操作的目標。

陣列是能用索引訪問的同質元素連續集合。陣列的元素在記憶體中是相鄰的，而且元素都是同一型別的。陣列的長度是固定的，realloc函式和變長陣列提供了應對長度需要變化的陣列的技術。

一維陣列是線性結構，用乙個索引訪問成員。取決於不同的記憶體模型，陣列的長度可能會有不同。

int vector[5];

陣列的名字只是引用了一塊記憶體，對陣列使用sizeof操作符會得到為該陣列分配的位元組數。要知道陣列的元素數，只要對其除以元素長度即可。

int vector[5];
printf("vector is %p\nsize is %d\n", &vector, sizeof(vector));
//vector is 0xbffb8c08
//size is 20

可以用乙個塊語句初始化一維陣列。

int vector[5] = ;

宣告乙個二維陣列。可以將二維陣列當做陣列的陣列，只使用乙個下標訪問二維陣列得到的是對應行的指標。

int matrix[2][3] = ,};
printf("0 is %p\n1 is %p\n", &matrix[0], &matrix[1]);
//0 is 0xbf984044
//1 is 0xbf984050

可以看到，兩個位址剛好差12個位元組，也就是matrix陣列一行的長度。

把陣列位址賦給指標。

int* pv = vector;

注意這種寫法和&vector[0]是等價的，不同於&vector是返回的整個陣列的指標。乙個是陣列指標，乙個是整數指標，指標型別不同。pv實際代表的是乙個位址，*（pv+i）的寫法等價於pv[i]，前者稱作指標表示法，後者稱作陣列表示法。

printf("pv[0] is %d\n*(pv+1) is %d\n ",pv[0],*pv);
//pv[0] is 1
//*(pv+1) is 1

pv指標包含乙個記憶體塊的位址，方括號表示法會取出pv中包含的位址，用指標算數運算子把索引i加上，然後接引新位址返回其內容。給指標加上乙個整數實際是給它加了整數與資料型別長度的乘積，這一點對陣列名字也同樣適用，*(pv+1)和*(vector+1)是等價的。因此陣列表示法可以理解為「偏移並解引」操作。vector[i]和*(vector+i)兩種方法結果相同，僅僅在實現上略有差別，可以忽略。注意指標可以作為左值，但是陣列名字不可以作為左值使用，vector=vector+1是錯誤的寫法。

如果從堆上分配記憶體並把位址賦給乙個指標，那就肯定可以對指標使用下標並把這塊記憶體當做乙個陣列。用malloc建立的已有陣列的長度可以通過realloc函式來調整。c99支援變長陣列，但是變長陣列只能在函式內部宣告。所以如果陣列的生命週期需要比函式長，或者你沒有使用c99，那就只能使用realloc。

下面這個函式接受使用者的輸入，並且使用realloc函式動態的申請所需的記憶體，按回車結束輸入。

char* getline(void)
while(1)
if(++length >= maximumlength)
currentposition = newbuffer + (currentposition - buffer);
buffer = newbuffer;
}*currentposition++ = character;
}*currentposition = '\0';
printf("buffer is %s\n", buffer);
return buffer;
}getline();

將一維陣列作為引數傳遞給函式實際是通過值來傳遞陣列的位址，我們需要告訴函式陣列的長度，否則函式只有乙個位址，不知道陣列到底有多長。對於字串來說，可以依靠nul字元來判斷其長度。對於有些陣列則無法判斷。

宣告乙個指向陣列的指標和指標陣列、陣列指標是不同的。指向陣列的指標是乙個指標指向陣列下標為0的元素，指標陣列是乙個元素為指標的陣列，陣列指標是陣列型別的指標。

int vector[2] = ;
int* pv1 = vector;//指向陣列的指標
int* pv2[2];//指標陣列，可以用乙個迴圈來為每個指標分配記憶體
int (*pv3)[2];//陣列型別的指標

現在再來區分一下陣列表示法和指標表示法在指標陣列的應用。

int* array[5];
array[0] = (int*) malloc (sizeof(int));
*array[0] = 100;
*(array+1) = (int*) malloc (sizeof(int));
**(array+1) = 200;

在這裡array[1]和*(array+1)是等價的，實際都是指標型別，使用malloc函式為指標在堆上分配記憶體，解引指標來為資料賦值，因此**(array+1)其實不難理解，乙個*解引得到乙個指標，對指標再解引才得到資料，而括號前面已經解釋過，就是相當於乙個取位址和加索引的操作。當然，還可以使用array[0][0]來代替*array[0]。

可以將多維陣列的一部分看做子陣列，比如二維陣列的每一行當做乙個一維陣列。陣列按行-列順序儲存，第二行的第乙個元素的記憶體位址緊跟在第一行最後乙個元素後面。

int matrix[2][3] = ,};
int (*pmat)[3] = matrix;//3是二維陣列的列數
printf("size of pmat[0] is %d\n", sizeof(pmat[0]));
//size of pmat[0] is 12

可以看到，該陣列指標的第乙個元素的長度是12個位元組，也就是說是第一行的長度。如果要訪問第一行第乙個元素，需要用pmat[0][0]來訪問。array[i][j]等於 array+i*sizeof(row) + j* sizeof(element)。sizeof(row)是一行的總大小，sizeof(element)是單個元素的大小，array是array[0][0]的位址。

給函式傳遞陣列引數時，要考慮如何傳遞陣列的維數以及每一維度的大小。下面是兩種傳遞二維陣列的方法：

void display2darray(int arr[3], int rows){}
void display2darray(int (*arr)[3], int rows){}

兩種方法都指定了行數。如果傳遞的陣列維度超過了二維，除了一維的部分，需要指定其它維度的長度。如果傳遞乙個array3d[3][2][4]的陣列：

void display3darray(int (*arr)[2][4], int rows){}

當使用malloc分別為二維陣列的不同子陣列分配記憶體時，可能導致記憶體分配不連續的問題。使用塊語句一次性初始化不會有這個問題。使用malloc來為二維陣列分配連續的記憶體有兩種策略。假設二維陣列有三行四列。第一種一次性分配所有記憶體3*4*sizeof(element)，然後使用的時候通過前面提到的如何訪問array[i][j]的方法手動計算要訪問的記憶體位址。第二種方法分為兩步。第一步先使用malloc分配一塊記憶體用來存放指向二維陣列每一行的指標的指標。第二步為array[0][0]的指標分配所有記憶體，然後計算array[1][0]和array[2][0]的位置，分別給這兩個關鍵指標賦值，這樣就可以根據每一行的指標來使用下標訪問了。

int rows = 3;
int columns = 5;
//第一種方法
int* matrixx = (int*) malloc (rows * columns * sizeof(int));
//第二種方法
int **matrixy = (int**) malloc (rows * sizeof(int*));
matrixy[0] = (int*) malloc (rows * columns * sizeof(int));
int i = 1;
while(i不規則陣列是每一行的列數不一樣的二維陣列。可以使用復合字面量來初始化不規則陣列。
(const int) 
(int [3])

不規則陣列的訪問和維護都比較麻煩，使用前應慎重考慮。

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