C語言數(shù)組分析

數(shù)組和指針之間本來沒有什么關(guān)系，數(shù)組就是數(shù)組，指針就是指針，之間并沒有關(guān)系，只是因為某些相似特性使得我們在分析的過程中存在較大的迷惑。

數(shù)組就是一個連續(xù)存儲空間的存儲的數(shù)值。指針就是指針，指針變量所在內(nèi)存中存儲的值都是地址。

C 語言中數(shù)組的大小必須是一個常數(shù)，但是不能認(rèn)為采用const限定的變量就能作為數(shù)組大小的值，在C語言中const并不是定義一個常數(shù)，只是定義了一個只讀類型的數(shù)據(jù)，并不是常數(shù)。在C語言中通常采用：

#define N 5

int Array[N];

const int M = 5;

int Array[M];//這是一種錯誤的定義方式，注意const并不是定義常量，但是C++中可以這樣定義。

在一維數(shù)組中使用下標(biāo)來訪問數(shù)組，Array是整個分配存儲空間的名字，單個的存儲空間并沒有名字。這個存儲空間存儲的值為數(shù)組的元素，主要是 Array[0],Array[1],...,Array[N-1]，數(shù)組元素并沒有名字。我們對數(shù)組的訪問主要是采用下標(biāo)的方式進(jìn)行訪問。Array與這塊存儲空間已經(jīng)密切的關(guān)聯(lián)起來，不能改變。但是需要主要的是Array作為右值時，表示的是該數(shù)組首個元素（Array[0]）的地址,而不是代表整個數(shù)組的地址起始地址，雖然兩個起始地址是相同的，但是需要理清其中的概念。整個數(shù)組的起始地址可以通過對這塊存儲區(qū)域取地址，也就是采用&a,這時得到的值才是整個數(shù)組的起始地址，雖然兩個值是相同的，但是需要搞清楚其中的道理。

在數(shù)組中位置的變化也是非常重要的。

int *p = NULL;

p = Array + 1;

是指在數(shù)組Array的首元素的首地址上增加一個元素的寬度，使得p指向Array[1]。因為Array表示的是數(shù)組首個元素的首地址，那么操作的最小單位就是元素，Array + 1就是訪問下一個元素。

p = &Array + 1;

由于&Array是表示數(shù)組的起始地址，操作的最小單位是一個數(shù)組，而不是元素，因此Array+1就是下一個數(shù)組的起始地址，也就是將p指向了Array的下一個數(shù)組，而不是元素。

因此需要注意一維數(shù)組名在作為右值時是表示數(shù)組首個元素的首地址，并不表示整個數(shù)組的首地址。

對于二維數(shù)組（多維數(shù)組）也存在類似的問題。

int *p = NULL;

#define N 5

#define M 5

int A[N][M];

數(shù)組A存在5個元素，每一個元素是一個數(shù)組，每個數(shù)組中存在5個元素。數(shù)組名A表示首個元素的首地址，因此A表示A[0]的首地址，A的元素為數(shù)組，A + 1表示下一個元素（小數(shù)組）也就是A[1]的首地址;&A表示整個數(shù)組的首地址。&A+1表示下一個數(shù)組的起始地址。

A作為右值時，表示數(shù)組首元素的首地址，也就是A[0]的首地址,A[i]作為右值時是表示第i個元素（也是數(shù)組）的首元素（A[i][0]）的首地址。由于A表示地址，這與指針存在很多的相似性，因此可采用指針的方式進(jìn)行訪問。具體的實現(xiàn)過程如下：

A %%第0行的元素的首地址，不是第0行第0個元素的地址

A[i] <---> *(A+i); %%第i行第0個元素的地址

A[i][j] <---> *(*(A+i)+j); %%第i行第j個元素

&A[i][j] <---> (*(A+i)+j); %%第i行第j個元素的地址

A[i]+j <---> (*(A+i)+j); %%第i行第j個元素的地址

&A+1 %%下一組數(shù)組的起始地址

A+i %%第i行數(shù)組的起始地址

在多維數(shù)組中存儲方式是線性的存儲方式，可以通過指針快速的訪問。首先A表示首元素的首地址，將指針指向這個首地址就能快速的實現(xiàn)訪問。

為了說明這些相互關(guān)系的，采用GDB對數(shù)組進(jìn)行調(diào)試：

int main()

{

int i = 0,j = 0;

int a[5][5];

int b[5]={4,5,7,8,9};

for(;i < 5; ++i)

for(;j<5;++j)

a[i][j] = (i-j)+15;

}

編譯調(diào)試:

(gdb) p a

$1 = {{15, 14, 13, 12, 11}, {32768, 8736756, 8729060, -1073744844,

-1073745080}, {0, -1073744928, 134518436, -1073745064, 134513340}, {

7298965, 134518436, -1073745016, 134513785, 134513194}, {8740000, 8740000,

8736756, 134513760, 134513408}}

(gdb) p &a

$2 = (int (*)[5][5]) 0xbffff314

(gdb) p &a+1

$3 = (int (*)[5][5]) 0xbffff378

(gdb) p a+1

$4 = (int (*)[5]) 0xbffff328

(gdb) p *(a+1)

$5 = {32768, 8736756, 8729060, -1073744844, -1073745080}

(gdb) p *(a+1)+1

$6 = (int *) 0xbffff32c

(gdb) p *(*(a+1)+1)

$7 = 8736756

(gdb) p *a

$8 = {15, 14, 13, 12, 11}

(gdb) p **a

$9 = 15

(gdb) p **(a+1)

$10 = 32768

(gdb) p a[1]

$11 = {32768, 8736756, 8729060, -1073744844, -1073745080}

(gdb) p *a[1]

$12 = 32768

(gdb) p a[1]+1

$13 = (int *) 0xbffff32c

(gdb) p *(a[1]+1)

$14 = 8736756

根據(jù)$2 = (int (*)[5][5]) 0xbffff314中的[5][5]可知&a的大小是5*5的空間，剛好是一個數(shù)組的大小，說明&a表示整個數(shù)組的起始地址。(gdb) p &a+1 $3 = (int (*)[5][5]) 0xbffff378 中的[5][5]可知&a+1也是一個數(shù)組的起始地址，這也說明了&a是整個數(shù)組的初始地址。

(gdb) p a+1，$4 = (int (*)[5]) 0xbffff328中的[5]說明a+1是元素a[1]（數(shù)組5個元素）的起始地址,而不是某一個數(shù)值（二維元素）的起始地址。

(gdb) p *a，$8 = {15, 14, 13, 12, 11}，(gdb) p **a，$9 = 15,$8,$9說明a表示的是元素a[0]（一個小數(shù)組）的起始地址，而不是某一個值的起始地址。*a是一個值(二維元素)的起始地址。

(gdb) p a[1]+1 $13 = (int *) 0xbffff32c 說明a[1]+1是一個值的地址，而不是一個數(shù)組的起始地址,因此a[i]+j是一個值(二維元素)的地址。

(gdb) p *(a+1)+1 $6 = (int *) 0xbffff32c (gdb) p *(*(a+1)+1) $7 = 8736756，根據(jù)調(diào)試結(jié)果可知*(a+1)+1是一個值的地址。因此*(a+i)+j是一個值(二維元素)的地址。同時可知*(*(a+i)+j)是一個值（二維元素）。a[i][j]也是一個值。

綜合上面的分析可知數(shù)組名A在作為右值時是數(shù)組首個元素（可能是一個值也可能是一個數(shù)組）的起始地址，而&A表示整個數(shù)組的起始地址。二維數(shù)組具體問題建議多去調(diào)試，根據(jù)調(diào)試分析其中的意義。多調(diào)試，多觀察，多理解。