C指针与数组

指针是存放地址的变量，类型写T *。指针本身占4或8个字节（取决于平台），而 *p的类型是T：取值时读几个字节、按什么规则解释，由T决定。

取地址用 &，解引用用 *：&x得到x的地址，*p取出p指向的对象。两者互逆，*&x就是x。

数组是一段连续存放的同类型元素。在表达式中，数组名（除sizeof、& 和字符串字面量初始化之外）会退化为指向首元素的指针，所以arr与 &arr[0] 的值相同、类型不同：

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#include <stdio.h>
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int main(void) {
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    int a[5];
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    int *p = a;                   /* 等价于int *p = &a[0]; */
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    printf("%zu\n", sizeof(a));   /* 20：整个数组的字节数 */
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    printf("%zu\n", sizeof(p));   /* 8：指针本身的字节数 */
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    return 0;
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}

数组名不是可修改的左值，a = p和a++ 都不合法；指针变量可以重新赋值。

标准把a[i] 定义为 *(a + i)。加法可交换，所以a[i] 与i[a] 等价（能编译，但不要这么写）。理解这一点后，下面三种写法取到的是同一个元素：

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#include <stdio.h>
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int main(void) {
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    int a[5] = {0, 1, 2, 3, 4};
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    int *p = a;
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    printf("%d %d %d\n", a[2], *(p + 2), p[2]);   /* 2 2 2 */
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    return 0;
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}

• p + 1前进sizeof(*p) 个字节，不是1个字节。int *p在4字节int的平台上p + 1前进4字节。
• p - q得到两个地址之间相差的元素个数，类型是ptrdiff_t，用 %td输出。
• 指针可以加、减整数，也可以相减；两个指针相加没有定义。
• 指针运算只在同一数组（或数组末尾后一位）内有定义，跨对象的相减是未定义行为。

形参写成数组形式只是语法糖：void f(int a[10]) 与void f(int *a) 完全等价，方括号里的数字被忽略。函数内部a是指针，sizeof(a) 得到指针大小，拿不到数组长度。因此长度必须单独传：

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#include <stdio.h>
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int sum(const int *a, int n) {
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    int s = 0;
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    for (int i = 0; i < n; i++) {
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        s += a[i];            /* 也可以写 *(a + i) */
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    }
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    return s;
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}
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int main(void) {
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    int a[4] = {1, 2, 3, 4};
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    printf("%d\n", sum(a, 4));   /* 实参数组名退化为指针 */
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    return 0;
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}

const int *a表示不能通过a修改元素；如果连指针本身也不想改，写成const int * const a。

C没有独立的字符串类型，字符串就是以 '\0'（ASCII 0）结尾的char数组。char s[] = "abc"; 占4个字节：'a'、'b'、'c'、'\0'。

• strlen(s) 从头数到 \0为止，得到3，不含结尾符。
• sizeof(s) 得到整个数组的字节数4，包含结尾符。
• 对没有 \0的数组调用strlen，会一直读到数组外，属于越界读。

后置 ++ 的优先级高于一元 *，所以 *p++ 等价于 *(p++)：先取 *p的值，再让指针前进一位。

• 下标越界：访问a[n] 之外的元素是未定义行为，写操作可能覆盖相邻变量或返回地址，且不一定立刻崩溃。
• 悬垂指针：指向已经free的内存，或指向已经返回的函数局部变量。解引用是未定义行为。
• 未初始化指针：值是随机的，解引用等于访问任意地址。指针应初始化为NULL或有效地址，并在解引用前判空。
• 数组名不可修改：a++ 不合法，需要移动时另用一个指针。