C语言高频面试题——指针数组和数组指针
指针数组和数组指针是 C/C++ 中容易混淆的两个概念，以下是详细对比：
1. 指针数组（Array of Pointers）
- 定义：一个数组，其元素是 指针类型。
- 语法：
type* arr[元素个数];- 例如：
int* ptr_array[5];表示一个包含 5 个int*类型指针的数组。
- 例如：
- 内存布局：
- 数组本身占用连续内存空间，每个元素存储的是 指针的值（即地址）。
- 每个指针可以指向任意地址（例如不同变量、不同数组的元素）。
- 用途：
- 存储多个指针（如字符串数组、函数指针数组）。
- 示例：
int a = 1, b = 2, c = 3; int* ptr_array[3] = {&a, &b, &c}; // 每个元素指向一个整型变量
2. 数组指针（Pointer to Array）
- 定义：一个指针，指向 数组类型。
- 语法：
type (*ptr)[数组长度];- 例如：
int (*arr_ptr)[10];表示一个指向int[10]类型数组的指针。
- 例如：
- 内存布局：
- 指针本身只存储一个地址（指向数组的首元素）。
- 通过该指针访问时，编译器会根据数组长度计算元素偏移。
- 用途：
- 操作多维数组（如作为函数参数传递二维数组）。
- 示例：
int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5}; int (*arr_ptr)[5] = &arr; // 指向整个数组
关键区别总结
| 特性 | 指针数组 | 数组指针 |
|---|---|---|
| 类型 | 数组元素是 type*（指针） | 指向 type[长度]（数组类型） |
| 声明语法 | type* arr[大小]; | type (*ptr)[大小]; |
| 内存占用 | 大小 × sizeof(指针) | sizeof(指针)（通常 8 字节） |
| 解引用操作 | arr[i] 是一个 type* 类型指针 | *ptr 是一个 type[大小] 类型数组 |
| 典型用途 | 存储多个指针（如字符串数组） | 操作多维数组或动态数组 |
示例对比
-
指针数组：
int a = 1, b = 2, c = 3; int* ptr_array[3] = {&a, &b, &c}; printf("%d", *ptr_array[0]); // 输出 1 -
数组指针：
int arr[3] = {10, 20, 30}; int (*arr_ptr)[3] = &arr; printf("%d", (*arr_ptr)[1]); // 输出 20
常见误区
- 语法陷阱：
int* ptr1[5]（指针数组）和int (*ptr2)[5]（数组指针）的括号位置不同，含义完全不同。 - 数组名 vs 指针：数组名
arr是数组首元素的地址（类型为int*），而&arr是整个数组的地址（类型为int(*)[N]）。
总结
- 指针数组：存指针的数组，每个元素是独立指针。
- 数组指针：指向整个数组的指针，通过它访问数组元素时需考虑数组长度。
代码
int arr[3] = {10, 20, 30};
int (*ptr)[3] = &arr; // ptr 是指向数组的指针，类型为 int(*)[3]
表达式 1：*((*ptr) + 1)
分步解析：
ptr的类型：int(*)[3]（指向长度为3的数组的指针）。*ptr的类型：int[3]（即数组arr本身）。*ptr的退化：在表达式中，数组名会退化为指向首元素的指针，因此*ptr退化为int*类型，指向arr[0]。(*ptr) + 1：*ptr是int*类型，指向arr[0]。+1操作会移动1 * sizeof(int)字节（假设int占4字节）。- 结果地址：
&arr[0] + 1→&arr[1]。
*((*ptr) + 1)：- 解引用
&arr[1]，得到arr[1]的值 20。
- 解引用
内存布局图示：
arr 地址：0x1000
| 0x1000 | 0x1004 | 0x1008 |
| 10 | 20 | 30 |ptr 地址：0x2000
| 0x2000 |
| 0x1000 | // ptr 存储的是数组 arr 的地址(*ptr) + 1 → 0x1000 + 1 * 4 = 0x1004 → 指向 20
表达式 2：*(ptr + 1)
分步解析：
ptr的类型：int(*)[3]（指向长度为3的数组的指针）。ptr + 1：ptr的类型是int(*)[3]，因此+1操作会移动1 * sizeof(int[3])字节。sizeof(int[3]) = 3 * 4 = 12字节（假设int占4字节）。- 结果地址：
0x1000 + 12 = 0x100C（超出原数组范围）。
*(ptr + 1)：- 解引用非法地址
0x100C，导致 未定义行为（可能读取垃圾值或程序崩溃）。
- 解引用非法地址
内存布局图示：
ptr + 1 → 0x1000 + 12 = 0x100C（该地址未分配给 arr）
| 0x100C | 0x1010 | 0x1014 | ...（未知内存）
| ???? | ???? | ???? |
关键区别总结
| 表达式 | 类型 | 指针运算步长 | 访问的内存地址 | 结果 |
|---|---|---|---|---|
*((*ptr) + 1) | int | 1 * sizeof(int) | &arr[1]（合法地址） | 20 |
*(ptr + 1) | int[3]（数组） | 1 * sizeof(int[3]) | &arr + 1（非法地址） | 未定义行为（如崩溃） |
为什么会有这样的差异？
ptr的类型决定了指针运算的步长：ptr是int(*)[3]，ptr + 1跳过整个数组（3个int）。*ptr退化为int*，(*ptr) + 1跳过一个int。
- 数组指针 vs 普通指针：
ptr是数组指针，操作的是整个数组。*ptr是普通指针，操作的是数组的元素。
类比解释
假设有一个书架：
ptr：指向整个书架（书架地址）。ptr + 1→ 移动到下一个书架（可能不存在）。
*ptr：指向书架上的第一本书（书的地址）。(*ptr) + 1→ 移动到书架上的第二本书。
代码验证
#include <stdio.h>int main() {int arr[3] = {10, 20, 30};int (*ptr)[3] = &arr;printf("表达式1: %d\n", *((*ptr) + 1)); // 输出 20printf("表达式2: %d\n", *(ptr + 1)); // 未定义行为（可能输出垃圾值或崩溃）return 0;
}
总结
*((*ptr) + 1)：操作数组元素，合法且安全。*(ptr + 1)：操作数组外的内存，危险且非法。