【C语言】数组名的不同情况

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作者
猴君
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前言 

在C语言中,数组名的行为在不同的上下文中有细微的区别。数组名本质上是一个指向数组第一个元素的指针,但在某些情况下,它的行为会有所不同。以下是一些关键点,帮助你理解数组名在什么情况下代表第一个元素,什么情况下不完全等同于第一个元素:

先给出结论,避免误导:

  • sizeof(数组名),数组名表示整个数组。计算的是整个数组的大小,单位是字节
  • &数组名,数组名表示整个数组。取出的是整个数组的地址

除此之外,所有的数组名都是数组首元素的地址!!!

一、情况分类(分) 

1. 数组名作为指针

  • 作为参数传递:当你将数组名作为参数传递给函数时,它会退化为一个指针,指向数组的第一个元素。这意味着你实际上传递的是数组的地址,而不是整个数组。
void printArray(int arr[]) {     printf("%d\n", arr[0]); // arr 指向第一个元素 }

2. 数组名与下标运算

  • 访问元素:在下标运算中,数组名始终代表指向数组第一个元素的地址,你可以通过下标访问任何元素。
int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5}; printf("%d\n", arr[2]); // 访问第三个元素

3. 数组名与算术运算

  • 加减运算:当数组名与其他指针或整数进行加减运算时,它不再简单地表示第一个元素,而是根据操作执行相应的偏移。例如,arr + 1 指向第二个元素的位置,而不仅仅是第二个元素。
int arr[5]; (arr + 2)[0] = 10; // 相当于 arr[2] = 10

4. 数组名与sizeof运算符

  • 计算数组大小:当sizeof运算符应用于数组名时,结果是整个数组的字节大小,而不是单个元素的大小。但是,如果数组名是在函数参数列表中,则sizeof运算符返回的是指针的大小,因为此时数组名已经退化为指针。
int arr[5]; printf("%zu\n", sizeof(arr)); // 输出数组总大小   %zu 是 C99 标准引入的一个格式说明符,专门用于输出 size_t 类型的数值。 size_t 是一个无符号整数类型,通常用于表示对象的大小或数组的长度, 比如在 sizeof 运算符的结果中。

5. 数组名与类型转换

  • 强制类型转换:当数组名与其他类型进行转换时,它可能不再代表第一个元素,而是根据转换规则被解释为其他类型的指针。

6.小结

数组名在C语言中的行为主要取决于其使用的上下文。当用作指针、参与下标运算或进行算术运算时,它始终代表指向数组第一个元素的地址。然而,在涉及sizeof运算符或类型转换时,其含义可能会发生变化,需要根据具体情况分析。理解这些区别对于正确编写和调试C代码至关重要。

二、情况整理(总) 

1. 数组名作为指向第一个元素的指针

常见情况:

  • 函数传参: 当数组作为参数传递给函数时,数组名实际上是一个指向第一个元素的指针。

void printArray(int arr[], int size) {     // arr 是一个指向数组第一个元素的指针 } 
  • 数组元素访问: 在访问数组元素时,如arr[i],数组名arr实际上是第一个元素的地址,而i是偏移量。
int value = arr[0]; // 等同于 *(arr + 0) 
  • 指针算术运算: 可以在数组名上进行指针运算,如arr + 1表示数组第二个元素的地址。

2. 数组名不是指向第一个元素的指针

例外情况:

  • sizeof 运算符: 使用sizeof运算符时,数组名表示整个数组,而不是指向第一个元素的指针。

int arr[5]; size_t size = sizeof(arr); // 返回数组的总字节数,不是指针大小  在这种情况下,sizeof(arr)等于数组元素类型的大小乘以数组的元素个数,而不是sizeof(int*)。  

& 运算符: 使用地址运算符&时,&arr表示整个数组的地址,而不是数组第一个元素的地址。

int arr[5]; int (*ptr)[5] = &arr; // ptr 是指向数组的指针  在这种情况下,&arr的类型是int (*)[5],而不是int*。

3. 特殊情况

  • 字符串字面量: 在使用字符串字面量初始化字符数组时,数组名也是数组的地址。

char str[] = "hello"; str指向字符串"hello"的第一个字符,但如果取&str,则是整个字符数组的地址。

4.小结

通常,数组名在大多数上下文中表示数组第一个元素的地址,即数组名等同于指向第一个元素的指针。然而,在使用sizeof运算符和&运算符时,数组名表示整个数组(通常是,但不完全),而不是简单的指针。这些例外情况是理解C语言中数组行为的关键。

  • 对于 sizeof 运算符,数组名是否表示整个数组取决于上下文:在声明处,它表示整个数组;而在函数参数中,它表示指针。
  • 对于 & 运算符,它确实返回整个数组的地址,但这个地址的类型和用途在实践中较为有限,通常我们使用的是数组名作为指向首元素的指针。

三、总结

在C语言中,数组名在绝大多数情况下表现为指向数组第一个元素的指针。具体而言,当数组名出现在表达式中(除了作为函数参数时的特殊情况),它会被视为指向数组首元素的常量指针。这意味着你可以使用下标运算符来访问数组中的元素,也可以进行指针算术来遍历数组。

然而,当数组名作为函数参数被传递时,它会退化为一个普通指针,失去了与原始数组大小和边界的相关信息。在函数内部,这个指针仅仅指向了传入数组的第一个元素,而不携带任何有关整个数组的信息,除非另外传递数组的大小。

此外,当使用 `&` 运算符获取数组的地址时,虽然从技术上讲这是获取整个数组的地址,但实际上这个地址通常不能直接用来访问数组元素,因为C语言中没有标准的语法来解引用指向整个数组的指针。相反,数组名自身作为指针使用时,就已经足够用于访问和操作数组的元素了。

为了避免误导,简而言之,除了作为函数参数时和在特定的地址运算符使用场景中,数组名在C语言中一般都等价于指向其第一个元素的指针。即:

  • sizeof(数组名),数组名表示整个数组。计算的是整个数组的大小,单位是字节
  • &数组名,数组名表示整个数组。取出的是整个数组的地址

除此之外,所有的数组名都是数组首元素的地址!!!

四、更多 

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1  #include <stdio.h> #include <string.h>  1. sizeof(数组名),数组名表示整个数组。计算的是整个数组的大小,单位是字节 2. &数组名,数组名表示整个数组。取出的是整个数组的地址 除此之外,所有的数组名都是数组首元素的地址   sizeof 是操作符,只关注占用内存空间的大小,单位是字节,不关心内存中存放的是什么, sizeof 运算符的结果是一个 size_t 类型的值,这是无符号整数类型,通常定义在 <stddef.h> 头文件中,即:sizeof ----> size_t -> unsigned int  strlen是库函数,是求字符串长度的,统计的是\0之前出现的字符个数,一定要找到\0才算结束,所以可能存在越界访问的  size_t strlen(const char* str)     int main() { 	//一维数组 	int a[] = { 1,2,3,4 };//4*4=16 	printf("%d\n", sizeof(a));//16 	printf("%d\n", sizeof(a + 0));//a+0 其实是数组第一个元素的地址,是地址就是4/8字节 	printf("%d\n", sizeof(*a));//*a是数组首元素,计算的是数组首元素的大小,单位是字节,4 	printf("%d\n", sizeof(a + 1));//a+1是第二个元素的地址,是地址大小就是4/8 	printf("%d\n", sizeof(a[1]));//a[1]是第二个元素,计算的是第二个元素的大小-4-单位是字节 	printf("%d\n", sizeof(&a));//&a是整个数组的地址,整个数组的地址也是地址,地址的大小就是4/8字节 	//&a---> 类型:int(*)[4]  	printf("%d\n", sizeof(*&a));//&a是数组的地址,*&a就是拿到了数组,*&a--> a,a就是数组名,sizeof(*&a)-->sizeof(a) 	//计算的是整个数组的大小,单位是字节-16  	printf("%d\n", sizeof(&a + 1));//&a是整个数组的地址,&a+1,跳过整个数组,指向数组后边的空间,是一个地址,大小是4/8字节 	printf("%d\n", sizeof(&a[0]));//&a[0]是首元素的地址,计算的是首元素地址的大小,4/8字节 	printf("%d\n", sizeof(&a[0] + 1));//&a[0] + 1是第二个元素的地址,地址的大小就是4/8字节 	return 0; }     int main() { 	//字符数组 	char arr[] = { 'a','b','c','d','e','f' }; 	 	printf("%d\n", strlen(arr));//随机值 	printf("%d\n", strlen(arr + 0));//随机值 	printf("%d\n", strlen(*arr));//strlen('a')->strlen(97),非法访问-err(错误) 	printf("%d\n", strlen(arr[1]));//'b'-98,和上面的代码类似,是非法访问 - err(错误) 	printf("%d\n", strlen(&arr));//&arr虽然是数组的地址,但是也是从数组起始位置开始的,计算的还是随机值 	printf("%d\n", strlen(&arr + 1)); 	//&arr是数组的地址,&arr+1是跳过整个数组的地址,求字符串长度也是随机值 	printf("%d\n", strlen(&arr[0] + 1));//&arr[0] + 1是第二个元素的地址,是'b'的地址,求字符串长度也是随机值  	printf("%d\n", sizeof(arr));//arr单独放在sizeof内部,计算的是整个数组的大小,单位是字节,6 	printf("%d\n", sizeof(arr + 0));//arr + 0是数组首元素的地址,4/8 	printf("%d\n", sizeof(*arr));//*arr是数组的首元素,计算的是首元素的大小-1字节 	printf("%d\n", sizeof(arr[1]));//arr[1]是第二个元素,大小1字节 	printf("%d\n", sizeof(&arr));//取出的数组的地址,数组的地址也是地址,是地址大小就是4/8 	printf("%d\n", sizeof(&arr + 1));//&arr+1是跳过整个,指向数组后边空间的地址,4/8 	printf("%d\n", sizeof(&arr[0] + 1));//&arr[0] + 1是数组第二个元素的地址,是地址4/8字节  	return 0; }    int main() { 	char arr[] = "abcdef";//数组是7个元素 	//[a b c d e f \0] 	printf("%d\n", strlen(arr));//6,arr是数组首元素的地址,strlen从首元素的地址开始统计\0之前出现的字符个数,是6 	printf("%d\n", strlen(arr + 0));//arr + 0是数组首元素的地址,同第一个,结果是6 	printf("%d\n", strlen(*arr));//*arr是'a',是97,传给strlen是一个非法的地址,造成非法访问 	printf("%d\n", strlen(arr[1]));//err(错误) 	printf("%d\n", strlen(&arr));//6 	printf("%d\n", strlen(&arr + 1));//&arr + 1是跳过数组后的地址,统计字符串的长度是随机值 	printf("%d\n", strlen(&arr[0] + 1));//&arr[0]+1是b的地址,从第二个字符往后统计字符串的长度,大小是5  	printf("%d\n", sizeof(arr));//7 - 数组名单独放在sizeof内部,计算的是数组的总大小,单位是字节 	printf("%d\n", sizeof(arr + 0));//arr+0是首元素的地址,大小是4/8 	printf("%d\n", sizeof(*arr));//*arr是数组首元素,大小是1字节 	printf("%d\n", sizeof(arr[1]));//arr[1]是数组的第二个元素,大小是1字节 	printf("%d\n", sizeof(&arr));//&arr是数组的地址,数组的地址也是地址,是4/8字节 	printf("%d\n", sizeof(&arr + 1));//&arr + 1是跳过整个数组的地址,是4/8字节 	printf("%d\n", sizeof(&arr[0] + 1));//&arr[0] + 1是第二个元素的地址,是4/8字节  	return 0; }    int main() { 	const char* p = "abcdef"; 	 	printf("%d\n", strlen(p));//6- 求字符串长度 	printf("%d\n", strlen(p + 1));//p + 1是b的地址,求字符串长度就是5 	printf("%d\n", strlen(*p));//err(错误),*p是'a' 	printf("%d\n", strlen(p[0]));//err(错误) - 同上一个 	printf("%d\n", strlen(&p));//&p拿到的是p这个指针变量的起始地址,从这里开始求字符串长度完全是随机值 	printf("%d\n", strlen(&p + 1));//&p+1是跳过p变量的地址,从这里开始求字符串长度也是随机值 	printf("%d\n", strlen(&p[0] + 1));//&p[0] + 1是b的地址,从b的地址向后数字符串的长度是5  	printf("%d\n", sizeof(p));//p是指针变量,大小就是4/8字节 	printf("%d\n", sizeof(p + 1));//p + 1是b的地址,是地址,就是4/8个字节 	printf("%d\n", sizeof(*p));//*p是'a',sizeof(*p)计算的是字符的大小,是1字节 	printf("%d\n", sizeof(p[0]));//p[0]-->*(p+0) --> *p  就同上一个,1字节 	printf("%d\n", sizeof(&p));//&p是二级指针,是指针大小就是4/8 	printf("%d\n", sizeof(&p + 1)); //&p + 1是跳过p变量后的地址,4/8字节 	printf("%d\n", sizeof(&p[0] + 1));//p[0]就是‘a’,&p[0]就是a的地址,+1,就是b的地址,是地址就是4/8  	return 0; }    //int main() //{ //	printf("%d\n", sizeof('a')); //	return 0; //}    int main() { 	//二维数组 	int a[3][4] = { 0 }; 	//printf("%p\n", &a[0][0]); 	//printf("%p\n", a[0]+1);  	printf("%d\n", sizeof(a));//48 = 3*4*4 	printf("%d\n", sizeof(a[0][0]));//4 	printf("%d\n", sizeof(a[0]));//a[0]是第一行的数组名,数组名单独放在sizeof内部,计算的就是数组(第一行)的大小,16个字节 	printf("%d\n", sizeof(a[0] + 1));//a[0]作为第一行的数组名,没有单独放在sizeof内部,没有取地址,表示的就是数组首元素的地址 	//那就是a[0][0]的地址,a[0]+1就是第一行第二个元素的地址,是地址就是4/8个字节 	printf("%d\n", sizeof(*(a[0] + 1)));//*(a[0] + 1)是第一行第2个元素,计算的是元素的大小-4个字节 	printf("%d\n", sizeof(a + 1));//a是二维数组的数组名,数组名表示首元素的地址,就是第一行的地址,a+1就是第二行的地址 	//第二行的地址也是地址,是地址就是4/8    	//a - int (*)[4] 	//a+1--> int(*)[4] 	printf("%d\n", sizeof(*(a + 1)));//a+1是第二行的地址,*(a+1)表示的就是第二行,*(a+1)--a[1]  //16 	printf("%d\n", sizeof(&a[0] + 1));//&a[0]是第一行的地址,&a[0]+1是第二行的地址,地址的大小就是4/8 	printf("%d\n", sizeof(*(&a[0] + 1)));//*(&a[0] + 1) 是对第二行的地址解引用,得到的就是第二行,计算的就是第二行的大小 	printf("%d\n", sizeof(*a));//a表示首元素的地址,就是第一行的地址,*a就是第一行,计算的就是第一行的大小 	//*a -- *(a+0)--a[0] 	printf("%d\n", sizeof(a[3]));//16字节 int[4] 	//如果数组存在第四行,a[3]就是第四行的数组名,数组名单独放在sizeof内部,计算的是第四行的大小  	//int a = 10; 	//printf("%d\n", sizeof(int));  	return 0; }    C语言中,表达式有2个属性:2+3 值属性:5 类型属性:int //int main() //{ //	short s = 3; //	int a = 10; //	s = a + 2; //	printf("%d\n", sizeof(s = a + 2));//2 //	printf("%d\n", s);//3 // //	return 0; //}

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