C语言学习笔记(六) 指针和数组

使用C语言就必然会使用到指针和数组。看下面的代码：

int main(int argc, char** argv){
    int a[4] = {1,3,5,7};
    int *p = a;
    int i;
    for (i=0; i<4;i++){
        printf("i=%d, p[i]=%d, *(p+i)=%d, a[i]=%d, *(a+i)=%d\n",
                i, p[i], *(p+i), a[i], *(a+i));
    }
    return 0;
}

似乎二者的用法完全相同，但其实指针和数组没有任何关系。这里先总结下指针和数组的区别，后面再详细区分下两者作为参数的情形及其用途。

指针和数组的区别

一维数组参数

先看下面的示例代码：

void foo(int a[10]){
    printf("%d",a[0]);
}

int main(int argc, char** argv){
    int a[2] = {1,2};
    foo(a[10]);
    return 0;
}

上面的代码至少有两个问题：1）a[10]是肯定不存在的，但编译器并不实际计算地址，因此不能发现这样的错误。2）函数参数实际上需要一个int *指针，但我们传递的是一个int类型的数据。这时候把a[10]里面的数据当成指针地址访问，肯定也会出问题。此外，函数的声明很容易让读者误认为只能传递长度为10的数组。

这里有一个规则：C语言中，当一维数组作为函数参数的时候，编译器总是把它解析成一个指向其首元素首地址的指针。这么做主要是从不浪费大量时间去拷贝数组的角度考虑的。基于这一点，实际传递的数组大小与函数形参指定的数组大小并没有关系。

一级指针参数

要时刻注意：函数中使用的参数变量是实参的一份拷贝。看下面的代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

void allocateMemory(char *p, int size){
    p = (char *)malloc(size * sizeof(char));
}

int main(int argc, char** argv){
    char *p = NULL;
    allocateMemory(p, 30);
    strcpy(p, "Hello");        //这里会出现错误
    free(p);                   //并没有效果
    return 0;
}

上面的代码在运行到strcpy时p的值仍然为NULL，我们试图分配的空间被赋给allocate函数里的拷贝变量去了，发生了内存泄漏和空指针。而这个拷贝变量我们根本没法处理，它是编译器自动分配回收的。所以使用一级指针参数一定要注意这个问题。要继续使用一级指针并解决这个问题，可以给函数加上返回值：

char * allocateMemory(char *p, int size){
    p = (char *)malloc(size * sizeof(char));
    return p;
}

多级指针参数

还有一种办法是使用多级指针：

void allocateMemory(char **p, int size){
    *p = (char *)malloc(size * sizeof(char));
}

int main(int argc, char** argv){
    char *p = NULL;
    allocateMemory(&p, 30);
    strcpy(p, "Hello");
    free(p);
    return 0;
}

注意，这里使用了二级指针，在使用的时候参数要用&p, 而不是p。这样传递过去的是p的地址，被调函数内部拷贝一个地址并不影响p值的使用，也就达到了我们的目的。

多维数组参数

数组有一维的，也有二维以上的。由于内存是线性的，我们把高维数组理解为数组的数组。但有一条规则却不能如此递归：C语言中，当一维数组作为函数参数的时候，编译器总是把它解析成一个指向其首元素首地址的指针。也就是说只有一维数组才是如此，当数组超过一维时，将第一维改写为指向数组首元素首地址的指针之后，后面的维再也不可改写。比如： a[3][4][5]作为参数时可以被改写为（*p）[4][5]。在声明多维数组为参数的时候，也只能省略第一维的长度。例如下面的声明：

void funa(int a[1][3]){}    //正确
void funb(int a[][3]){}     //正确
void func(int a[][]){}      //错误

C语言中还有一个复杂的指针叫做函数指针，这将在下一篇笔记里记录。本文先到这里。