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淺議C語言中數組和指針的互操作

2019-11-17 05:17:07
字體：大 中 小
來源：轉載
供稿：網友

　　曾聽好多朋友說，C是一種懷舊的語言，因為它的歷史很久遠，然而自從各種面向對象的編程語言的相續出現讓它的影響力日減。當然了，這是無可非議的，但是C的高效性是其他語言無妨比擬的，所以我們有必要把握其中的精華與奧妙，也就有必要知道其中的基本的數據結構的比如數組，稍微有點深度的堆棧、列表、結構體等的操作和實現。指針也是C語言中的一個很優秀靈活的結構，對它的了解也是必不可少的。

　　我們一般都認為數組是一維的數據存儲結構，因為二位數組或者說矩陣都可以看作是多個一維數組的組合結構，定義在其上的數據存儲訪問方式是一樣的。所以一維數組是其中最基礎的最重要的部分，只有理解了此類數據結構的本質才能觸類旁通了。

　　數組（array）是若干同類變量的聚合，答應通過統一的名字飲用其中的變量。所以數組也就是一個同一類型的數據的有限集合。可以通過下表來訪問數組中的某一/些數組元素。在C語言中數組都由連續的內存區域構成（有時候，不一定是這樣），最低地址對應首元素，數組的下標是從0開始的，所以首元素也就是數組下標為0的元素，最高的地址對應最末的元素，即第N-1個元素（假如我們定義的數組為N元）。

　　數組的定義方式：

　　在C語言中答應在聲明數組的時候同時對其進行初始化，也可以把聲明和定義放在不同的位置，初始化的一般的類似于如下的表達式：

　　

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

　　其中vlaue_list是由逗號(，)分隔的常量表，常量表必須和type_specifier兼容。最后由分號與下一個語句分隔。由此可見一維數組的定義方式為：

　　

　　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：字符數組是一"’/0’"收尾的，這是C標準的一部分。因為在操作字符數組的時候是以’/0’作為結束判定的標志。當然了，假如你定義的是一個字符串那就不用加這個’/0’了。因為有機制幫助你自動添加。上面的例子的串的生命方式為：string hello = "Hello, world";(當然了，具體的實現中你必須把"string.h"頭文件加入到你的文件中），或者你也可以這樣來聲明：

　　

　　char *hello = "Hello, world"；或者char hello[] = "Hello, world"； 切換為字符指針數組，其效果是一樣的);數組初始化的時候還可 以不標明最大小，即

　　char hello[] = {’H’,’e’,’l’,’l’,’o’,’,’,’ ’,’w’,’o’,’r’,’l’,’d’,’/0’};，這時候編譯器會根據后邊的賦值情況為數組分配合適的內存空間，這個你不用擔憂，除非機器正處于內存缺狀態。

　　數組元素的訪問：

　　可以利用循環結構來挨個訪問數組的元素，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("/n");

　　[...]

　　其中有一點必須注重了，那就是i的值不能取到12，因為我們的下標識從0開始的，即hello[0]是第一個元素，數組的下界，而hello[12]是第一個空元素，數組的上界。其實，數組元素的個數等于定義時的下標，也等于數組的上界（12）減去下界（0）得到的數值，還等于上界地址減去下界地址模sizeof(tyep_specifier)的值（假設數組空間是連續分布的，假如不是這樣那么這種方法也就不成立了）。
　　在數組初始化的時候還答應在數組的最后加一個逗號（，），比如：

　　

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

　　因為在分行的情況下，編譯程序是通過逗號作為標志的，所以這是合法的。

　　以上結構可以寫為如下的形式：

　　

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

　　還有一點必須注重了，字符和字符串的表達式不一樣的。單引號用于字符表達式，而雙引號則用于字符串表達式的。這是好多人，包括C的老手，最愛犯的錯誤。寫一個換行語句是會

　　寫成 ：

　　

　　printf(’/n’); ,而在字符判定操作的時候卻寫成了：

　　

　　int c;

　　[...]

　　

　　if((c = getchar()) != "/n"){

　　

　　do something here

　　

　　}

　　[...]

　　這種低級的錯誤是很輕易避免的，但是一不小心就出錯了，而且還不少呢，在教科書、參考書、以及一些文獻以及網絡文字里經常出現，只要你細心一點就可以發現。這看似問題不大，但是

　　假如在嵌入式系統，尤其是實時系統有可能造成系統崩潰的，所以寫程序時不要報以任何的僥幸心理，必須審慎每一個細節。程序設計不是一門技術,而是一門藝術。

　　下面看看指針吧。

　　指針是（pointer）是存放內存地址的變量。 從這個定義中我們可以實力一個這樣的概念： 與指針操作相關的最直接的要素是地址，內存地址。這里的地址指內存中另一個變量的位置。

　　假如一個變量含有一個變量的地址，則稱一個變量指向第二個變量。

　　預備存放指針的變量必須在使用前聲明好。 指針的聲明由一個基類（base type）、一個星號（*）和變量名組成。 一般的形式為：

　　

　　type * name;

　　其中，type是指針的基類類型，可以是任何有效的數據類型，name是指針變量的名稱。當然了 type *name 和 type * name是等效的，一般的編譯器都會在編譯程序的時候忽略中間的空格。

　　指針的基類定義了指針可以指向的變量的類型。 技術上，任何指針類型都可以指向內存的任何位置。然而，指針的操作是基于指針的類型的，也就是說指針變量和其指向的地址的變量的類型必須兼容。即如下的操作時錯誤的：

　　

　　int *p;

　　char ch = ’A’;

　　

　　p = &ch;

　　因為類型不匹配，所以這是錯誤的。其實，這句話不完全對。這只是一個標準罷了，具體還需要看你的編譯器的實現了。上面這種方式的操作在好多編譯器上是可以通過的，比如，Win-TC、LCC等（在Win-TC下直接通過，而在LCC下也只有一個警告罷了）。 不過采用這種方式設計的程序的可移植性一定是很糟糕的。還有假如在操作中假如你想把指針地址存給一個數組元素時，假如類型不匹配，那么你只有強制轉換指針地址的數據類型了，直接賦值是不可能的。所以我們提倡還是采用標準的規定來進行操作。還有下面這一種操作也是錯誤的，雖然類型是匹配的：

　　

　　int *p;

　　int i;

　　

　　p = &i;

　　因為i僅被用戶聲明了，但是沒有分配內存，所以這是錯誤的。一個變量只有在被初始化的時候，才有可能分配到內存的（大多數情況是初始化之后，就分配到內存，但是假如在內存不足的情況就不可能滿足這個要求了）。 在指針聲明中還存在一個誤區，那就是錯誤的認為在如是的表達式 int *p,m,n; 中聲明了3個指針變量，其實只有第一個（p）是指針變量，而其他兩個（m,n）只是int型變量罷了。只有這樣才能同時聲明幾個指針變量的： int *p, *m, *n, ...;

　　指針也可以像一般變量一樣進行初始化的，但是你不能給一個一個指針直接的賦值哦。 比如：

　　

　　int *p;

　　p = 10; 只是錯誤的。不過你可以把指針賦值為空，即

　　

　　int *p = 0; 或者

　　

　　int *p;

　　p = NULL;

　　因為在許多的C語言的頭文件，如,定義了宏NULL，它是一個空指針常量，所以我們的表達式是合法的，效果和上面的一個相同。

　　我們可以把一個數組變量賦予一個指針，因為它們都是一種地址的映射罷了。這才是我們的主題。比如：

　　

　　char str[100], *pointer;

　　

　　pointer = str;

　　這里，pointer指向數組str的首元素，與str[0]或者訪問變量str的實質是一樣的，操作的都是數組的第1個元素，0位置上的元素。假如要訪問str數組的第10個元素，那么操作如下：

　　

　　str[9]

　　或

　　

　　*(pointer + 9) 這是等效的。在指針中也有++，--這樣的操作，尤其在指針和數組互操作時，用到的機率最大，因為操作很靈活。比如：

　　

　　#include

　　

　　int main(){

　　

　　char hello[] = "Hello, world !";

　　char *p;

　　

　　p = hello;

　　

　　do{

　　printf("%c", *p);

　　p++;

　　} while(*p);

　　

　　printf("/n");

　　return ;

　　}

　　這是一個典型的例子，即用了指針的“自增”操作，還是數組合指針互操作的好例子。你的操作還可以是：

　　

　　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]的值是一樣的，都是讀取hello數組中3號元素（第四個元素）的地址的。而語句 p = &hello[3];是把3號元素的地址賦給指針變量，而hello[3] = *p;

　　是把指針p的值賦給hello[3]的。這也是互操作的一種方式。

　　注重了： *++P , ++*p 和 *p++ 以及 *--p , --*p 和 *p-- 表示的結果是不同的。因為++、--的優先級高于*的優先級，所以前邊的表達式相當于 *(++p) , *(++p) 和 *(p++) 以及 *(--p) , *(--p) 和 *(p--)。建議牢牢的記住操作符的優先級，因為在這些細節上稍不注重就會產生問題，我們意想不到的。

　　數組和指針都可以當作參數來處理，但是才用指針的概率要高一些，因為指針較數組更加靈活。例如，你可以如下傳遞一個數組或指針變量：

　　

　　#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中是完全通過的，其輸出結果是：

　　

　　Hello, world !

　　Hello, world !

　　Hello, world !

　　Hello, world !

　　Hello, world !

　　但是在有些編譯器上，語句：

　　

　　printf(hello);

　　printf(p);

　　可能只會輸出字符串的第1個元素，因為有些編譯器采取的是對字符串進行“截取”的方式來處理，所以其結果有可能是：

　　

　　HHHello, world !

　　Hello, world !

　　Hello, world !

　　可能這些東西并不一定有用，但是知道這些知識還是有必要的。假如我的辛勞能對你的學習或者開發有點幫助，那我也就滿足了。


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