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数组和指针的关系

news 2025/8/4 10:59:58

在 C 语言中，指针和数组有着非常紧密的联系，但它们本质上是 不同的概念。理解它们的关系是掌握 C 语言内存操作的关键。下面我会从多个角度帮你梳理 指针和数组的直接联系，并解释它们的异同点。

1. 数组和指针的本质区别

概念	本质	存储方式	能否修改指向	典型用途
数组（Array）	一组连续存储的同类型数据	在栈或静态区分配固定大小的内存	❌ 不能整体修改（数组名是常量指针）	存储固定数量的数据
指针（Pointer）	一个变量，存储内存地址	可以指向任意内存位置（栈、堆、静态区）	✅ 可以修改指向（指向不同地址）	动态内存操作、函数传参

关键区别：

数组名 arr 在大多数情况下会退化为指向首元素的指针（&arr[0]），但它本身不是指针变量（不能重新赋值，如 arr = &x 是错误的）。
指针是一个变量，可以存储任意地址，并且可以修改指向（如 int *p = &x; p = &y;）。

2. 数组和指针的直接联系

(1) 数组名在大多数情况下退化为指针（指向首元素）

int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
int *p = arr;  // 等价于 int *p = &arr[0];

**arr 的类型是 int[5]（数组），但在表达式里（如赋值给指针时），它会 退化为 int*（指向 arr[0] 的指针）**。
**arr 和 &arr[0] 是等价的**，都表示数组首元素的地址。

(2) 数组名 `arr` 和 `&arr` 的区别

表达式	类型	含义
`arr`	`int*`（退化）	指向首元素 `arr[0]` 的指针
`&arr`	`int (*)[5]`	指向整个数组 `arr` 的指针（类型是 `int[5]` 的指针）
`arr + 1`	移动 1 个 `int` 大小（4 字节）	指向 `arr[1]`
`&arr + 1`	移动 *整个数组大小（5 4 = 20 字节）**	指向 `arr` 的下一个数组（如果有的话）

示例：

int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
printf("%p\n", arr);     // 数组首元素地址（等价于 &arr[0]）
printf("%p\n", &arr);    // 整个数组的地址（值和 arr 相同，但类型不同）
printf("%p\n", arr + 1); // 指向 arr[1]（地址 + 4 字节）
printf("%p\n", &arr + 1); // 指向 arr 的下一个位置（地址 + 20 字节）

输出：

0x7ffd12345670  (arr)
0x7ffd12345670  (&arr，值相同)
0x7ffd12345674  (arr + 1，+4 字节)
0x7ffd12345684  (&arr + 1，+20 字节)

结论：

arr 和 &arr 的 值相同（都是数组的起始地址），但 类型不同：
- arr 是 int*（指向 int）。
- &arr 是 int (*)[5]（指向 int[5] 数组）。
arr + 1 和 &arr + 1 的 步长不同：
- arr + 1 移动 1 个 int 大小（4 字节）。
- &arr + 1 移动 整个数组大小（5 * 4 = 20 字节）。

(3) 数组访问方式 vs 指针访问方式

数组方式

int arr[3] = {10, 20, 30};
printf("%d\n", arr[1]);  // 20（数组下标访问）

指针方式

int *p = arr;
printf("%d\n", *(p + 1));  // 20（指针偏移访问）

等价关系：

arr[i] 等价于 *(arr + i)。
p[i] 等价于 *(p + i)。

结论：

数组下标访问 arr[i] 底层就是指针偏移 *(arr + i)。
指针可以像数组一样使用 [] 运算符（因为 [] 本质是指针算术）。

(4) 函数传参时数组退化为指针

void printArray(int arr[], int size) {  // 实际上 arr 是 int*for (int i = 0; i < size; i++) {printf("%d ", arr[i]);  // 等价于 *(arr + i)}
}int main() {int myArr[3] = {1, 2, 3};printArray(myArr, 3);  // 数组名退化为指针return 0;
}

关键点：

**函数参数中的 int arr[] 实际上等价于 int *arr**（编译器不会把数组完整传进去，而是传首地址）。
所以 在函数内部无法通过 sizeof(arr) 获取数组大小（只能得到指针大小，通常是 4 或 8 字节）。

3. 指针和数组的常见操作对比

操作	数组方式	指针方式
访问第 i 个元素	`arr[i]`	`*(p + i)` 或 `p[i]`
遍历数组	`for (int i = 0; i < n; i++) { arr[i]; }`	`for (int p = arr; p < arr + n; p++) { p; }`
函数传参	`void func(int arr[])`（实际是 `int*`）	`void func(int *p)`
获取首地址	`arr` 或 `&arr[0]`	`p`（指针本身）
获取数组大小	`sizeof(arr) / sizeof(arr[0])`（仅限数组定义处）	❌ 无法直接获取（只能手动传大小）

4. 总结

(1) 指针和数组的联系

✅ 数组名在大多数情况下会退化为指向首元素的指针（如 arr → &arr[0]）。
✅ 数组访问 arr[i] 底层就是指针算术 *(arr + i)。
✅ 指针可以像数组一样使用 [] 运算符（如 p[i]）。
✅ 函数传参时，数组会退化为指针（无法在函数内获取数组真实大小）。