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C语言 指针数组进阶详解

C/C++开发
2023-02-08

在C语言和C++等语言中，数组元素全为指针变量的数组称为指针数组，指针数组中的元素都必须具有相同的存储类型、指向相同数据类型的指针变量。指针数组比较适合用来指向若干个字符串，使字符串处理更加方便、灵活

前言：指针与数组的知识往往让我们无法给自己定位，似乎是懂了，但真的碰上了又一言难尽。接下来有一些关于指针与数组的知识和例题讲解，来看看你对指针和数组到底有多了解吧！

指针与数组中的sizeof与strlen

sizeof

sizeof值关注占用空间的大小，单位是字节，不关注元素的类型，是一个操作符。

strlen

strlen是计算字符串中\0之前出现了多少个字符，只针对字符串，是一个库函数。

数组名

数组名是数组首元素地址，但是在这里有两个例外：

（1）sizeof（数组名），这里的数组名表示的是整个数组，计算的是整个数组的大小，单位是字节。

（2）&数组名，这里的数组名也表示整个数组，取出的是数组的地址

除了上面两种情况外，所有的数组名表示的都是数组首元素地址。

下面我们就来看一看数组、指针的一些运用

1、一维数组

整型数组


#include<stdio.h>
int main()
{
    //一维数组
    int a[] = {1,2,3,4};
 
    printf("%d\n",sizeof(a));// 16
    printf("%d\n",sizeof(a+0));// 4/8
    printf("%d\n",sizeof(*a));// 4
    printf("%d\n",sizeof(a+1));// 4/8
    printf("%d\n",sizeof(a[1]));// 4
    printf("%d\n",sizeof(&a));// 4/8
    printf("%d\n",sizeof(*&a));// 16
    printf("%d\n",sizeof(&a+1));// 4/8
    printf("%d\n",sizeof(&a[0]));// 4/8
    printf("%d\n",sizeof(&a[0]+1));// 4/8
 
    return 0;
}

接下来我们就一句一句讲解：

sizeof（a）

数组名a单独放在sizeof内部，计算的是整个数组的大小，单位是字节，所以计算结果：4*4=16个字节。

sizeof（a+0）

a没有单独存放，所以表示的是首元素的地址，a+0还是数组首元素的地址，是地址的话大小就是4/8个字节。（在32位环境下为4,64位环境下为8）

sizeof（*a）

a表示的是首元素的地址，*a就是对首元素的地址解引用，所以就是首元素，大小为4个字节

sizeof（a+1）

a表示首元素地址，a+1就是第二个元素的地址，是地址的话大小就是4/8个字节。

sizeof（a[1]）

a[1]表示数组的第二个元素，大小是4个字节。

sizeof（&a）

&a表示的是整个数组的地址，数组的地址也是地址，所以大小为4/8个字节。

sizeof（*&a）

&a是数组的地址，类型是int（*）[4]，是一个数组指针，如果解引用，访问的就是4个int的数组，可以理解为*与&抵消效果，所以*&a相当于a，所以sizrof（a）是16。

sizeof（&a+1）

&a是数组地址，&a+1跳过整个数组后的地址，是地址就是4/8个字节大小。

sizeof（&a[0]）

&a[0]取出的是数组第一个元素的地址，是地址就是4/8个字节大小。

sizeof（&a[0]+1）

&a[0]+1就是第二个元素的地址，是地址大小就是4/8个字节。

字符数组


#include<stdio.h>
int main()
{
    //字符数组
    char arr[] = {'a','b','c','d','e','f'};
 
    printf("%d\n", sizeof(arr));// 6
    printf("%d\n", sizeof(arr+0));// 4/8
    printf("%d\n", sizeof(*arr));// 1
    printf("%d\n", sizeof(arr[1]));// 1
    printf("%d\n", sizeof(&arr));// 4/8
    printf("%d\n", sizeof(&arr+1));// 4/8
    printf("%d\n", sizeof(&arr[0]+1));// 4/8
 
    printf("%d\n", strlen(arr));// 随机值
    printf("%d\n", strlen(arr+0));// 随机值
    printf("%d\n", strlen(*arr));// err
    printf("%d\n", strlen(arr[1]));// err
    printf("%d\n", strlen(&arr));// 随机值
    printf("%d\n", strlen(&arr+1));// 随机值
    printf("%d\n", strlen(&arr[0]+1));// 随机值
 
    return 0;
}

1、sizeof

sizeof（arr）

arr作为数组名单独存放在sizeof内部，计算的是整个数组的大小，所以是6个字节。

sizeof（arr+0）

arr没有单独存放，所以这里的arr表示的是首元素地址，arr+0还是首元素地址，是地址就是4/8个字节大小。

sizeof（*arr）

arr表示数组的首元素地址，*arr表示的就是首元素，由于是char类型，所以是1字节。

sizeof（arr[1]）

arr[1]就是数组中的第二个元素，大小是1字节。

sizeof（&arr）

&arr取出的是数组的地址，地址大小为4/8个字节。

sizeof（&arr+1）

&arr+1跳过了整个数组，还是地址，所以大小为4/8个字节。

sizeof（&arr[0]+1）

&arr[0]是第一个元素的地址，&arr[0]+1就是第二个元素的地址，地址就是4/8个字节。

2、strlen

strlen（arr）

arr是首元素地址，但是arr数组中没有\0，计算的时候不知道什么时候停止，所以结果是随机值。

strlen（arr+0）

arr+0还是首元素地址，同上

strlen（*arr）、strlen（arr[1]）

strlen需要的是一个地址，从这个地址开始向后计算字符，直到碰上\0停止，统计字符的个数，而*arr是首元素'a'，也就是传给strlen的是'a'的ASCII码值97，strlen会把97作为起始地址，统计字符串，会形成内存访问冲突，所以会报错！arr[1]也一样，是第二个元素'b'。

strlen（&arr）

&arr是arr数组的地址，虽然类型和strlen的参数类型有所差异，但是传参过去后，还是从第一个字符的位置向后数字符，而arr数组中没有\0，所以结果还是随机值。

strlen（&arr+1）

跳过整个数组，但还是不知道哪里会出现\0，所以结果还是随机值。

strlen（&arr[0]+1）

&arr[0]表示首元素的地址，&arr[0]+1表示第二个元素的地址，也就是从第二个字符还是往后数，但由于\0不能确定所以还是随机值。

下面这个就用来自测吧！


#include<stdio.h>
int main()
{
    char arr[] = "abcdef";
 
    printf("%d\n", sizeof(arr));// 7 整个数组的大小，包括\0
    printf("%d\n", sizeof(arr+0));// 4/8
    printf("%d\n", sizeof(*arr));// 1
    printf("%d\n", sizeof(arr[1]));// 1
    printf("%d\n", sizeof(&arr));// 4/8
    printf("%d\n", sizeof(&arr+1));// 4/8
    printf("%d\n", sizeof(&arr[0]+1));// 4/8
 
    printf("%d\n", strlen(arr));// 6
    printf("%d\n", strlen(arr+0));// 6
    printf("%d\n", strlen(*arr));// err
    printf("%d\n", strlen(arr[1]));// err
    printf("%d\n", strlen(&arr));// 6
    printf("%d\n", strlen(&arr+1));// 随机值
    printf("%d\n", strlen(&arr[0]+1));// 5
 
    return 0;
}

指针数组


#include<stdio.h>
int main()
{
    char *p = "abcdef";
 
    printf("%d\n", sizeof(p));// 4/8
    printf("%d\n", sizeof(p+1));// 4/8
    printf("%d\n", sizeof(*p));// 1
    printf("%d\n", sizeof(p[0]));// 1
    printf("%d\n", sizeof(&p));// 4/8
    printf("%d\n", sizeof(&p+1));// 4/8
    printf("%d\n", sizeof(&p[0]+1));// 4/8
 
    printf("%d\n", strlen(p));// 6
    printf("%d\n", strlen(p+1));// 5
    printf("%d\n", strlen(*p));// err
    printf("%d\n", strlen(p[0]));// err
    printf("%d\n", strlen(&p));// 随机值
    printf("%d\n", strlen(&p+1));// 随机值
    printf("%d\n", strlen(&p[0]+1));// 5
 
    return 0;
}

1、sizeof

sizeof（p）

p是一个指针变量，sizeof（p）计算的是指针变量大小，4/8个字节。

sizeof（p+1）

p是指针变量，用来存放地址的，p+1也是地址，地址大小就是4/8个字节。

sizeof（*p）

*p访问的是字符a，大小1字节。

sizeof（p[0]）

p[0]相当于*（p+0），相当于*p，同上。

sizeof（&p）

&p也是地址，是地址就是4/8个字节。

sizeof（&p+1）

&p是地址，+1是在内存中跳过p变量后的地址，还是地址，所以为4/8字节。

sizeof（&p[0]+1）

p[0]就是a，&p[0]就是a的地址，&p[0]+1就是b的地址，是地址就是4/8个字节。

2、strlen

strlen（p）

这里的p是首元素地址，也就是'a'的地址，strlen（p）就是从'a'的位置向后求字符串的长度，长度是6。

strlen（p+1）

p是首元素地址，p+1就是第二个元素的地址，也就是'b'，从b开始数直到\0，所以长度是5。

strlen（*p）、strlen（p[0]）

*p、p[0]都是首元素'a'，传的是a的ASCII码值，会有警报。

strlen（&p）、strlen（&p+1）

&p是指针p的地址，也就是算p的地址的字符串长度，由于不知道什么时候碰到\0，所以是随机值；&p+1就是跳过p的地址访问字符，\0未知，所以也是随机值。如图：

strlen（&p[0]+1）

&p[0]就是首元素地址，+1就是从第二个元素开始计算，长度为5；p[0]也可以看做*（p+0），也就是*p。

2、二维数组


#include<stdio.h>
int main()
{
    //二维数组
    int a[3][4] = {0};
 
    printf("%d\n",sizeof(a)); // 48 
    printf("%d\n",sizeof(a[0][0])); // 4
    printf("%d\n",sizeof(a[0])); // 16
    printf("%d\n",sizeof(a[0]+1)); // 4/8
    printf("%d\n",sizeof(*(a[0]+1)));// 4
    printf("%d\n",sizeof(a+1)); // 4/8
    printf("%d\n",sizeof(*(a+1))); // 16
    printf("%d\n",sizeof(&a[0]+1)); // 4/8
    printf("%d\n",sizeof(*(&a[0]+1))); // 16
    printf("%d\n",sizeof(*a)); // 16
    printf("%d\n",sizeof(a[3])); // 16
 
    return 0;
}

 sizeof（a）

这里的a表示的是整个数组，所以大小为4*（3*4）=48。

sizeof（a[0][0]）

a[0][0]表示第一行第一列的元素，由于数组是int型，所以一个元素的字节大小为4.

sizeof（a[0]）

a[0]表示第一行的数组名，a[0]作为数组名单独放在sizeof内部，计算的是整个数组大小，即第一行的大小，4*4=16。

sizeof（a[0]+1）

这里的a[0]作为第一行的数组名，没有&，没有单独放在sizeof内部，所以a[0]表示的就是首元素的地址，即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。

sizeof (*(a[0]+1))

a[0]+1就是第一行第二个元素的地址，对其解引用，就是第一行第二个元素，大小为4。

sizeof（a+1）

a是二维数组的数组名，是类型为 int（*）[4] 的数组指针，没有&，没有单独存放在sizeof内部，a表示首元素的地址，即第一行的地址，a+1就是第二行地址，是地址，大小就为4/8个字节。

sizeof (*(a+1))

（a+1）就是第二行元素的地址，解引用就是第二行的数组名，计算的是第二行的大小，所以大小为16个字节。（ *(a+1) --> a[1] ）

sizeof（&a[0]+1）

a[0]是第一行，&a[0]是地址，&a[0]+1就是第二行的地址，是地址大小就为4/8字节。

sizeof (*(&a[0]+1))

对第二行的地址解引用，也就是a[1]，大小为16字节。

sizeof（*a）

a是二维数组的数组名，没有&，没有单独放在sizeof内部，a表示首元素地址，*a就是二维数组的首元素，也就是第一行，大小为16字节。（ *a --> *(a+0) --> a[0] ）

sizeof（a[3]）

a[3]看起来是越界了，但是计算的时候它会去推导要计算的类型，例如：

int a=10； sizeof（int）和 sizeof（a）计算的大小一样，它会去推导a的类型是int型。同理，它也会去推导a[3]的类型，a[3]的类型是 int [4]，所以大小为16。 

通过上面的一些讲解，接下来我们看一些实战题：

指针笔试题 

笔试题1


#include<stdio.h>
int main()
{
  int a[5] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
  int *ptr = (int *)(&a + 1);
  printf( "%d,%d", *(a + 1), *(ptr - 1));
  return 0;
}
//程序的结果是什么？

讲解 ：

 如图，a是数组名，也就是首元素的地址，a+1就是第二个元素的地址，对（a+1）解引用就是第二个元素2，打印出来2； 

ptr是一个指针，指向的是数组的末尾，且被强制转换成int *类型，所以ptr-1跳过的是一个int，对其解引用就是数组的最后一个元素5。

笔试题2


#include<stdio.h>
struct Test
{
    int Num;
    char *pcName;
    short sDate;
    char cha[2];
    short sBa[4];
}*p;
 
//假设p 的值为0x100000。 如下表表达式的值分别为多少？
//已知，结构体Test类型的变量大小是20个字节
 
int main()
{
    p = (struct Test*)0x100000;
    printf("%p\n", p + 0x1);
    printf("%p\n", (unsigned long)p + 0x1);
    printf("%p\n", (unsigned int*)p + 0x1);
    return 0;
}

讲解：

已知这里的p是一个结构体指针，p+0x1就相当于结构体指针+1，而这个结构体类型的变量大小是20个字节，也就是加了20个字节，化为十六进制为0x100014；

(unsigned long) p把p强制转换成unsigned long型，这里的p就相当于是一个无符号类型的数，内存里面就默认为存的就是一个普普通通的整形数字，整型数字加1就是加1，所以结果为0x100001;

(unsigned int *)p把p强制转换成unsigned int *，这里的p就是整型指针，而整型指针加1就是加4个字节，所以结果为0x100004。

笔试题3


#include<stdio.h>
int main()
{
  int a[4] = { 1, 2, 3, 4 };
  int *ptr1 = (int *)(&a + 1);
  int *ptr2 = (int *)((int)a + 1);
  printf( "%x,%x", ptr1[-1], *ptr2);
  return 0;
}

如图，ptr1就是&a+1，跳过整个数组，再强制转换成int * 型，而ptr1[-1]相当于 *（ptr1-1），也就是跳过一个int * 型，所以ptr1[-1]==4，用%x打印出来也是4；

(int *)((int)a + 1)，a是首元素地址，强转换为int型，也就是把这个地址看成普普通通的整型数字，一个整型数字加1就是简简单单的加1，是地址这个数字+1，而不是地址+1，所以跳过的是一个字节。而我们知道数据在内存中的存储分大小端，这里我们以小端为例，如图ptr2指向的是一个整型中的第二个字节，从第二个字节开始取出一个整型，以小端输出，所以结果为02000000。

笔试题4


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

讲解：

这里要看清楚题目，数组里面的是圆括号，所以是逗号表达式，数组其实就是

int a[3][2] = { 1, 3, 5 };

p = a[0] 即p指向的是数组的第一行，p[0]就是数组第一行一个元素，所以打印出来是1。

笔试题5


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

这里p是一个数组指针，p指向的数组是4个元素，而a是一个5行5列的数组，如下图：

好了，今天就讲到这里！这些是否让你对数组和指针有了新的看法呢？

到此这篇关于C语言 指针数组进阶详解的文章就介绍到这了,更多相关C语言 指针数组 内容请搜索编程学习网以前的文章希望大家以后多多支持编程学习网！

本文标题为：C语言 指针数组进阶详解

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