4.3，指針與數(shù)組之間的恩恩怨怨
很多初學者弄不清指針和數(shù)組到底有什么樣的關系。我現(xiàn)在就告訴你：他們之間沒有
任何關系！只是他們經(jīng)常穿著相似的衣服來逗你玩罷了。
指針就是指針，指針變量在32 位系統(tǒng)下，永遠占4 個byte，其值為某一個內(nèi)存的地址。
指針可以指向任何地方，但是不是任何地方你都能通過這個指針變量訪問到。
數(shù)組就是數(shù)組，其大小與元素的類型和個數(shù)有關。定義數(shù)組時必須指定其元素的類型
和個數(shù)。數(shù)組可以存任何類型的數(shù)據(jù)，但不能存函數(shù)。
既然它們之間沒有任何關系，那為何很多人把數(shù)組和指針混淆呢？甚至很多人認為指
針和數(shù)組是一樣的。這就與市面上的C 語言的書有關，幾乎沒有一本書把這個問題講透徹，
講明白了。
4.3.1，以指針的形式訪問和以下標的形式訪問
下面我們就詳細討論討論它們之間似是而非的一些特點。例如，函數(shù)內(nèi)部有如下定義：
A),char *p = “abcdef”;
B),char a[] = “123456”;
4.3.1.1，以指針的形式訪問和以下標的形式訪問指針
例子A)定義了一個指針變量p，p 本身在棧上占4 個byte，p 里存儲的是一塊內(nèi)存的首
地址。這塊內(nèi)存在靜態(tài)區(qū)，其空間大小為7 個byte，這塊內(nèi)存也沒有名字。對這塊內(nèi)存的訪
問完全是匿名的訪問。比如現(xiàn)在需要讀取字符‘e’，我們有兩種方式：
1），以指針的形式：*(p+4)。先取出p 里存儲的地址值，假設為0x0000FF00，然后加
上4 個字符的偏移量，得到新的地址0x0000FF04。然后取出0x0000FF04 地址上的值。
2），以下標的形式：p[4]。編譯器總是把以下標的形式的操作解析為以指針的形式的操
作。p[4]這個操作會被解析成：先取出p 里存儲的地址值，然后加上中括號中4 個元素的偏
移量，計算出新的地址，然后從新的地址中取出值。也就是說以下標的形式訪問在本質上
與以指針的形式訪問沒有區(qū)別，只是寫法上不同罷了。
4.3.1.2，以指針的形式訪問和以下標的形式訪問數(shù)組
例子B)定義了一個數(shù)組a，a 擁有7 個char 類型的元素，其空間大小為7。數(shù)組a 本身
在棧上面。對a 的元素的訪問必須先根據(jù)數(shù)組的名字a 找到數(shù)組首元素的首地址，然后根據(jù)
偏移量找到相應的值。這是一種典型的“具名+匿名”訪問。比如現(xiàn)在需要讀取字符‘5’，
我們有兩種方式：
1），以指針的形式：*(a+4)。a 這時候代表的是數(shù)組首元素的首地址，假設為0x0000FF00，
然后加上4 個字符的偏移量，得到新的地址0x0000FF04。然后取出0x0000FF04 地址上的
值。
2），以下標的形式：a[4]。編譯器總是把以下標的形式的操作解析為以指針的形式的操
作。a[4]這個操作會被解析成：a 作為數(shù)組首元素的首地址，然后加上中括號中4 個元素的
偏移量，計算出新的地址，然后從新的地址中取出值。
由上面的分析，我們可以看到，指針和數(shù)組根本就是兩個完全不一樣的東西。只是它們
都可以“以指針形式”或“以下標形式”進行訪問。一個是完全的匿名訪問，一個是典型
的具名+匿名訪問。一定要注意的是這個“以XXX 的形式的訪問”這種表達方式。
另外一個需要強調(diào)的是：上面所說的偏移量4 代表的是4 個元素，而不是4 個byte。只
不過這里剛好是char 類型數(shù)據(jù)1 個字符的大小就為1 個byte。記住這個偏移量的單位是元
素的個數(shù)而不是byte 數(shù)，在計算新地址時千萬別弄錯了。
4.3.2，a 和&a 的區(qū)別
通過上面的分析，相信你已經(jīng)明白數(shù)組和指針的訪問方式了，下面再看這個例子：
main()
{
int a[5]={1,2,3,4,5};
int *ptr=(int *)(&a+1);
printf("%d,%d",*(a+1),*(ptr-1));
}
打印出來的值為多少呢? 這里主要是考查關于指針加減操作的理解。
對指針進行加1 操作，得到的是下一個元素的地址，而不是原有地址值直接加1。所以，
一個類型為T 的指針的移動，以sizeof(T) 為移動單位。因此，對上題來說，a 是一個一
維數(shù)組，數(shù)組中有5 個元素； ptr 是一個int 型的指針。
&a + 1: 取數(shù)組a 的首地址，該地址的值加上sizeof(a) 的值，即&a + 5*sizeof(int)，也
就是下一個數(shù)組的首地址，顯然當前指針已經(jīng)越過了數(shù)組的界限。
(int *)(&a+1): 則是把上一步計算出來的地址，強制轉換為int * 類型，賦值給ptr。
*(a+1): a,&a 的值是一樣的，但意思不一樣，a 是數(shù)組首元素的首地址，也就是a[0]的
首地址，&a 是數(shù)組的首地址，a+1 是數(shù)組下一元素的首地址，即a[1]的首地址,&a+1 是下一
個數(shù)組的首地址。所以輸出2
*(ptr-1): 因為ptr 是指向a[5]，并且ptr 是int * 類型，所以*(ptr-1) 是指向a[4] ，
輸出5。
這些分析我相信大家都能理解，但是在授課時，學生向我提出了如下問題：
在Visual C++6.0 的Watch 窗口中&a+1 的值怎么會是（x0012ff6d（0x0012ff6c+1）呢？

a 在這里代表是的數(shù)組首元素的地址即a[0]的首地址，其值為0x0012ff6c。
&a 代表的是數(shù)組的首地址，其值為0x0012ff6c。
a+1 的值是0x0012ff6c+1*sizeof（int），等于0x0012ff70。
問題就是&a+1 的值怎么會是（x0012ff6d（0x0012ff6c+1）呢？
按照我們上面的分析應該為0x0012ff6c+5*sizeof（int）。其實很好理解。當你把&a+1
放到Watch 窗口中觀察其值時，表達式&a+1 已經(jīng)脫離其上下文環(huán)境，編譯器就很簡單的把
它解析為&a 的值然后加上1byte。而a+1 的解析就正確，我認為這是Visual C++6.0 的一個
bug。既然如此，我們怎么證明證明&a+1 的值確實為0x0012ff6c+5*sizeof（int）呢？很好辦，
用printf 函數(shù)打印出來。這就是我在本書前言里所說的，有的時候我們確實需要printf 函數(shù)
才能解決問題。你可以試試用printf("%x",&a+1);打印其值，看是否為0x0012ff6c+5*sizeof
（int）。注意如果你用的是printf("%d",&a+1);打印，那你必須在十進制和十六進制之間換算
一下，不要冤枉了編譯器。
另外我要強調(diào)一點：不到非不得已，盡量別使用printf 函數(shù)，它會使你養(yǎng)成只看結果不
問為什么的習慣。比如這個列子，*(a+1)和*(ptr-1)的值完全可以通過Watch 窗口來查看。
平時初學者很喜歡用“printf("%d,%d",*(a+1),*(ptr-1));”這類的表達式來直接打印出值，
如果發(fā)現(xiàn)值是正確的就歡天喜地。這個時候往往認為自己的代碼沒有問題，根本就不去查
看其變量的值，更別說是內(nèi)存和寄存器的值了。更有甚者，printf 函數(shù)打印出來的值不正確，
就措手無策，舉手問“老師，我這里為什么不對?。俊薄ｉL此以往就養(yǎng)成了很不好的習慣，
只看結果，不重調(diào)試。這就是為什么同樣的幾年經(jīng)驗，有的人水平很高，而有的人水平卻
很低。其根本原因就在于此，往往被一些表面現(xiàn)象所迷惑。printf 函數(shù)打印出來的值是對的
就能說明你的代碼一定沒問題嗎？我看未必。曾經(jīng)一個學生，我讓其實現(xiàn)直接插入排序算
法。很快他把函數(shù)寫完了，把值用printf 函數(shù)打印出來給我看。我看其代碼卻發(fā)現(xiàn)他使用的
算法本質上其實是冒泡排序，只是寫得像直接插入排序罷了。等等這種情況數(shù)都數(shù)不過來，
往往犯了錯誤還以為自己是對的。所以我平時上課之前往往會強調(diào)，不到非不得已，不允
許使用printf 函數(shù)，而要自己去查看變量和內(nèi)存的值。學生的這種不好的習慣也與目前市面
上的教材、參考書有關，這些書甚至花大篇幅來介紹scanf 和printf 這類的函數(shù)，卻幾乎不
講解調(diào)試技術。甚至有的書還在講TruboC 2.0 之類的調(diào)試器！如此教材教出來的學生質量
可想而知。
4.3.3，指針和數(shù)組的定義與聲明
4.3.3.1，定義為數(shù)組，聲明為指針
文件1 中定義如下：
char a[100];
文件2 中聲明如下（關于extern 的用法，以及定義和聲明的區(qū)別，請復習第一章）：
extern char *a;
這里，文件1 中定義了數(shù)組a，文件2 中聲明它為指針。這有什么問題嗎？平時不是總說數(shù)
組與指針相似，甚至可以通用嗎？但是，很不幸，這是錯誤的。通過上面的分析我們也能
明白一些，但是“革命尚未成功，同志仍需努力”。你或許還記得我上面說過的話：數(shù)組就
是數(shù)組，指針就是指針，它們是完全不同的兩碼事！他們之間沒有任何關系，只是經(jīng)常穿
著相似的衣服來迷惑你罷了。下面就來分析分析這個問題：
在第一章的開始，我就強調(diào)了定義和聲明之間的區(qū)別，定義分配的內(nèi)存，而聲明沒有。
定義只能出現(xiàn)一次，而聲明可以出現(xiàn)多次。這里extern 告訴編譯器a 這個名字已經(jīng)在別的文
件中被定義了，下面的代碼使用的名字a 是別的文件定義的。再回顧到前面對于左值和右值
的討論，我們知道如果編譯器需要某個地址（可能還需要加上偏移量）來執(zhí)行某種操作的
話，它就可以直接通過開鎖動作(使用“*”這把鑰匙)來讀或者寫這個地址上的內(nèi)存，并不
需要先去找到儲存這個地址的地方。相反，對于指針而言，必須先去找到儲存這個地址的
地方，取出這個地址值然后對這個地址進行開鎖（使用“*”這把鑰匙）。

這就是為什么extern char a[]與extern char a[100]等價的原因。因為這只是聲明，不分配
空間，所以編譯器無需知道這個數(shù)組有多少個元素。這兩個聲明都告訴編譯器a 是在別的文
件中被定義的一個數(shù)組，a 同時代表著數(shù)組a 的首元素的首地址，也就是這塊內(nèi)存的起始地
址。數(shù)組內(nèi)陸任何元素的的地址都只需要知道這個地址就可以計算出來。
但是，當你聲明為extern char *a 時，編譯器理所當然的認為a 是一個指針變量，在32 位系
統(tǒng)下，占4 個byte。這4 個byte 里保存了一個地址，這個地址上存的是字符類型數(shù)據(jù)。雖
然在文件1 中，編譯器知道a 是一個數(shù)組，但是在文件2 中，編譯器并不知道這點。大多數(shù)
編譯器是按文件分別編譯的，編譯器只按照本文件中聲明的類型來處理。所以，雖然a 實際
大小為100 個byte，但是在文件2 中，編譯器認為a 只占4 個byte。
我們說過，編譯器會把存在指針變量中的任何數(shù)據(jù)當作地址來處理。所以，如果需要
訪問這些字符類型數(shù)據(jù)，我們必須先從指針變量a 中取出其保存的地址.

4.3.3.2，定義為指針，聲明為數(shù)組
顯然，按照上面的分析，我們把文件1 中定義的數(shù)組在文件2 中聲明為指針會發(fā)生錯誤。
同樣的，如果在文件1 中定義為指針，而在文件中聲明為數(shù)組也會發(fā)生錯誤：
文件1
char *p = “abcdefg”;
文件2
extern char p[];
在文件1 中，編譯器分配4 個byte 空間，并命名為p。同時p 里保存了字符串常量“abcdefg”
的首字符的首地址。這個字符串常量本身保存在內(nèi)存的靜態(tài)區(qū)，其內(nèi)容不可更改。在文件2
中，編譯器認為p 是一個數(shù)組，其大小為4 個byte，數(shù)組內(nèi)保存的是char 類型的數(shù)據(jù)。

4.3.4，指針和數(shù)組的對比
通過上面的分析，相信你已經(jīng)知道數(shù)組與指針的的確確是兩碼事了。他們之間是不可
以混淆的，但是我們可以“以XXXX 的形式”訪問數(shù)組的元素或指針指向的內(nèi)容。以后一
定要確認你的代碼在一個地方定義為指針，在別的地方也只能聲明為指針；在一個的地方
定義為數(shù)組，在別的地方也只能聲明為數(shù)組。切記不可混淆。下面再用一個表來總結一下
指針和數(shù)組的特性：

指針:
保存數(shù)據(jù)的地址，任何存入指針變量p 的數(shù)據(jù)都會被當作地址來處理。p 本身的地址由
編譯器另外存儲，存儲在哪里，我們并不知道.

間接訪問數(shù)據(jù)，首先取得指針變量p 的內(nèi)容，把它作為地址，然后從這個地址提取數(shù)據(jù)或向這個地址寫入數(shù)據(jù)。指針可以以指針的形式訪問*(p+i)；也可以以下標的形式訪問p[i]。但其本質都是先取p 的內(nèi)容然后加上i*sizeof(類型)個byte 作為數(shù)據(jù)的真正地址。

通常用于動態(tài)數(shù)據(jù)結構
相關的函數(shù)為malloc 和free。

通常指向匿名數(shù)據(jù)（當然也可指向具名數(shù)據(jù)）

數(shù)組:

保存數(shù)據(jù)，數(shù)組名a 代表的是數(shù)組首元素的首地址而不是數(shù)組的首地址。&a 才是整個數(shù)
組的首地址。a 本身的地址由編譯器另外存儲，存儲在哪里，我們并不知道。

直接訪問數(shù)據(jù)，數(shù)組名a 是整個數(shù)組的名字，數(shù)組內(nèi)每個元素并沒有名字。只能通過“具
名+匿名”的方式來訪問其某個元素，不能把數(shù)組當一個整體來進行讀寫操作。數(shù)組可以
以指針的形式訪問*(a+i)；也可以以下標的形式訪問a[i]。但其本質都是a 所代表的數(shù)組首
元素的首地址加上i*sizeof(類型)個byte 作為數(shù)據(jù)的真正地址。

通常用于存儲固定數(shù)目且數(shù)據(jù)類型相同的元素。