标签：能力 指针与数组 printf函数 博文 意义 假设 name 混合 模型
在C语言中，要说到哪一部分最难搞，首当其冲就是指针，指针永远是个让人又爱又恨的东西，用好了可以事半功倍，用不好，就会有改不完的bug和通不完的宵。但是程序员一般都有一种迷之自信，总认为自己是天选之人，明知山有虎，偏向虎山行，直到最后用C的人都要被指针虐一遍。
首先，明确一个概念，指针是什么，一旦提到这个老生常谈且富有争议性的话题，那真是1000个人有1000种看法。
在国内的很多教材中，给出的定义一般就是"指针就是地址"，从初步理解指针的角度来说，这种说法是最容易理解的，但是这种说法明显有它的缺陷所在。
"指针就是地址"这种说法相当于"指针=字面值地址(或者说一个具体的右值)"，这种说法的错误所在就是弄错了指针的本质属性：指针是变量！
***
试想一下，如果指针是地址成立，那么二级指针怎么理解呢？地址的地址吗，这明显是错误的。
下面我们从指针是变量这个原则出发，来分析什么是指针：
在这里，最容易弄混的就是指针本身的类型和指针的类型，指针本身的类型是int型，同一平台上所有类型指针都是一样的，长度则是平台相关，一般情况下32位机中为4字节，64位机中为8字节，事实上，指针的大小由处理器中所使用的地址总线宽度决定，指针本身的类型有什么意义呢？
内存的访问是以字节为单位的，同时指针的值为一个地址，指针的类型就直接决定了指针的所能表示地址的上界和下界，32位指针访问范围为0~2^32字节，所以是4GB。
注：以下讨论中，对于指针指向数据的类型统一称为指针的类型，这篇博客主要讨论指针的类型而非指针本身的类型
而指针指向数据的类型则是在定义时指定的，比如int ptr,char str,在这里，ptr指针的数据类型就是int型，而str指针指向的类型是char型，区分指针指向数据的类型主要是用在对指针解引用时的不同，指针的值是具体的某一个位置，指向数据的不同则代表解引用的时候所取数据的不同，当ptr为int*类型时，表示在ptr表示的地址处取sizeof(int)个数据，依次类推。
指针的地址：如果一个指针变量存储的值是另一个指针的地址，那这个指针就是二级指针，同样的定义可以递推到多级指针。
解引用：用*来获取指针指向的数据，这个不用多说。
指针的运算：加减运算，需要注意的是，指针的加减运算的粒度是基于指针类型的长度，在下例中：
int *p = (int*)0x1000;
char *str = (char*)0x1000;
p++;
str++;
print("p=%d,str=%d\r\n",p,str);输出结果：
p=0x1004,str=0x1001
可以看到，p指向int型数据，p++就相当于p+sizeof(int),而str++就相当于str+sizeof(char).
怎么样定义一个指针大家都知道，在编程时通常有两种写法：
int* ptr;
int *ptr;咋一看，这俩不是一样吗？如果你仔细观察就可以发现其中的不同，第一种定义方法中靠近类型，而第二种靠近变量，看到这里，有些朋友就要说了，你个杠精！这不就是个写法问题吗，至于这么纠结吗！
这还真不仅仅是个写法问题。这两种写法背后代表着不同的逻辑：
第二种写法的背后逻辑是，在指针的定义中，仅仅是一个标识符，如int p，表明*后面所接的变量p是一个指针变量，指向数据类型为int型。
其实在早期，大家一直都更倾向于通过第一种去理解指针，后来又有第二种看起来比较生涩的理解，为什么会这样呢？我们来看下面的例子：
int* p1,p2;
p2=p1;
我们来编译这个例子，结果是这样：
warning: assignment makes integer from pointer without a cast [-Wint-conversion]
编译信息显示，p2为普通int型变量，而p1是int型指针变量，这明显违背我们的初衷。如果要定义两个指针变量，我们应该这么做：
int p1,p2;
p2=p1;
相信到这里，大家能够看出来了，第一种写法背后逻辑的缺陷所在。
所以现在越来越多的专业书籍都推荐第二种写法，毕竟作为一门底层语言，严谨性比易读性要重要。
说实话，博主学习C语言也是从国内教材开始，一开始接触到的也是“指针就是地址”的概念，其实于我而言，这种说法让我快速地理解了指针，后来慢慢接触到复杂的逻辑，看了一些更好的教材，慢慢地才开始有了更深入的理解。
其实博主更倾向于这样去理解这个事情：就像小学老师会告诉我们0是最小的数，这个概念当然是错的，但是这种教法正是可以剥去语言的外壳，让我们避免陷入繁杂的分支和细节中，快速地理解使用和培养兴趣，至于后面的进阶，自然会有进阶的书籍来纠正，就像高中或者大学以至于更高的平台，总会告诉你你之前建立的部分概念并不完全正确，关键是重新建立这个概念并不会太难，因为需要重新建立的时候往往是初级到中级的进阶过程。
至于网络上的一些比较过激的言论，我是不抱以支持态度的，无论如何，在我们没有能力接触国外教材且资源缺乏的时候，是这些不完美的教材使我们踏入了计算机的世界。
废话说了那么多，我们来回到正题，看看指针和数组。不得不说，指针和数组就像孪生兄弟，有时候让人分不清楚，这种情况主要发生在函数参数传递的时候，当一个函数需要一个数组作为一个参数时，我们并不会将整个数组作为参数传递给函数，而是传入一个同类型指针p，然后在函数中就可以使用p[N]来访问数组中元素(这个大家都懂，就不放示例了)。
那么，指针和数组到底是不是同一个东西呢？
我们来看看下面的例子：
file1.c:
int buf[10];
file2.c:
extern int *buf;编译结果：
error: conflicting types for ‘buf’。从这里可以看出，数组和指针并不相等。至于具体的区别，且听我细细道来。
毫无疑问，我们经常使用指针的数组，也经常混用。但是我们有没有关注过它们背后的执行原理呢？我们看下面的代码：
int buf[10] = {5};
int *p = buf;
*p = 10;首先，有必要来讲讲数组的初始化，在定义时，如果我们不对数组进行初始化操作，有两种情况：
同时，我们可以对其进行初始化，可以全部初始化或者部分初始化，部分初始化时，未被初始化部分全部默认被初始化为0.所以我们常用buf[N]={0}来在定义时初始化一个数组。
根据C语言的规定，数组名=数组首元素指针，所以直接可以用数组名的解引用buf来访问第一个元素，也可以使用(buf+N)来访问第N个元素。
我们需要知道的是，在程序编译的时候，会对所有的变量分配一个地址，这个地址和变量的对应在符号表中被呈现，数组和指针在符号表中的区别就体现在这里：
看到这里，我想你已经知道了指针和数组访问数据的本质区别，但是，我们在这里需要讨论的情况并非这两种.
而是：参数定义为指针，但是以数组的方式引用。这个在函数调用时才是发生得最频繁的，那这时候会发生什么呢?
这个时候其实就是两种访问方式的结合了，假设定义了指针buf,那么在符号表中存在的就是buf指针的地址(注意是buf的地址，而且buf本身是个指针)，参考上述指针的访问方式.以获取buf中第二个元素为例：
到这里，我想你已经大概清楚了数组和指针的区别，以及参数传递时，指针的下标引用背后的原理。
在上一小节中，我指出了数组名=数组首元素指针的概念，如果朋友们不仔细看，或者自己不去写代码尝试，很容易把它记成了数组名=数组的指针 这个概念，请特别注意，数组名=数组的指针这个概念是完全错误的，这也是数组中非常容易混淆和犯错的地方，我们不妨来看下面的例子：
char buf[5]={0};
printf("address of origin buf = %x\r\n",buf);
printf("address of changed buf = %x\r\n",&buf+1);输出结果：
address of origin buf = de157880
address of changed buf = de157885我们先定义一个长度为5的buf，buf中首元素地址为0xde157880，然后再打印&buf+1的值，显示为0xde157885，那么问题就来了，为什么明明只是+1，而地址却加了5,5正好是sizeof(buf)。我们再来看看下面的例子：
char buf[5]={0};
printf("address of changed buf = %x\r\n",(&buf+1)-buf);编译时信息如下：
error: invalid operands to binary - (have ‘char (*)[5]’ and ‘char *’)从这个报错信息，我们可以看出，&buf的类型为char ()[5]，为数组指针类型，而buf类型为char ，字符指针类型。
看到这里，问题也就慢慢地清晰了。在C语言中，数组名是一个特殊的存在，与我们惯有的思维相反，数组名代表数组首元素的指针，而不是数组指针，如果要声明一个数组指针，我们可以这样来声明：char (*p)[5] = buf;
说了这么多，那么，区分数组指针和数组元素指针的意义在哪里呢？参考上面所说的指针的加减运算，即：指针的加减运算的粒度是基于指针类型的长度，数组指针的长度为sizeof(数组)，而数组元素指针是sizeof(单个元素)(再啰嗦一次！数组名为数组元素指针而不是数组指针)。
数组指针是一个指针类型为数组的指针，比如定义一个带有5个char元素数组的指针：char (buf)[5]。
那么指针数组又是什么东西呢？其实指针数组要比数组指针容易理解，它就是一个普通数组，只不过特殊的是数组内所有元素都是指针，比如定义一个字符指针数组：char buf[5]，注意它们之间的区别;数组指针是一个指针，指针数组是一个数组。
二维数组，大家可能没有使用过，但是一定听过，二维数组的定义：char buf[x][y]，其中x可缺省，y不能缺省。对于二维数组，我们可以这样理解：二维数组是一维数组的嵌套，即一维数组中所有元素为同类型数组。*** 例如：char array[3][3],我们可以将其理解成array数组是一个一维数组，数组的元素分别是array[0],array[1],array[2]三个char[3]型数组，这种理解可以递推到多维数组，从而来理解二维数组的内存模型：
下面详细说说为什么需要将多维数组看成一维数组。
"既然一维数组和指针在一定程度上可以"混合使用",那么二维数组肯定也是可以使用二维指针来访问了" —— 某不知名程序员语录 问：上面这句话有没有什么问题？
答：大错特错！
很惭愧，博主曾经也是这么认为的，二维数组肯定是可以像一维数组那样使用指针访问，只不过要用二级指针(二维嘛)。
话不多说，我们先看下面代码：
char buf[2][2]={{1,2},{3,4}};
char **p = buf;
printf("buf[] = %d,%d,%d,%d\r\n",p[0][0],p[0][1],p[1][1],p[1][2]);输出结果：
Segmentation fault (core dumped)在这个示例中，博主的本意是使用二级指针p赋值为二维数组名，然后使用p访问数组中元素，但是结果明显跑偏了，这是为什么?
有些朋友可能在学习上面的"数组和指针数据访问的本质区别"的时候会想，我只要会用就行了，我要去关注这些底层细节有什么作用？在简单的应用中当然没什么作用，但是在这种时刻就需要对底层扎实的理解了。
我们来详细分析一下上面代码中的背后访问逻辑：
第一点，我们需要确认的是，二维数组的数组名到底是什么类型的指针。是二维数组中第一个char型元素的指针吗?还是按照上一节"指针数组和二维数组"中说的那样，将二维数组看成一个一维数组，从一维数组的角度看，首元素为buf0，那二维数组名就是一个数组指针，类型为char (*)[2]。要验证这个很简单，我们分别编译两份代码：
代码1：
char buf[2][2]={{1,2},{3,4}};
char *p = buf;
编译结果：
warning: initialization from incompatible pointer type [-Wincompatible-pointer-types]
代码2：
char buf[2][2]={{1,2},{3,4}};
char (*p)[2] = buf;
编译结果：
无警告信息
所谓实践出真知，结果很显然，答案是第二种：我们应该将二维数组当成嵌套的一维数组，而数组名为首元素地址，注意，这里的首元素是从一维数组的角度出发，这个首元素的类型可能是普通变量，数组甚至是多维数组。
鉴于上面的解析部分非常难以理解，而且仅仅是字面讲解几乎无法讲清楚，博主就尝试通过几个示例来进行讲解：
示例1：
char buf[2][2]={{1,2},{3,4}};
char **p = buf;
printf("array name--buf address = %x\r\n",buf);
printf("&buf[0] address = %x\r\n",&buf[0]);
printf("Secondary pointer address = %x\r\n",p);
输出：
array name--buf address = a836a2c0
&buf[0] address = a836a2c0
&buf[0][0] address = a836a2c0
Secondary pointer address = a836a2c0尽管编译过程有好几个Warning，暂时不去理会，结果显示，至少从数值上来说 p = buf = &buf[0] = &buf[0][0]。
示例2：
char buf[2][2]={{1,2},{3,4}};
char **p = buf;
printf("p[0] = %x\r\n",p[0]);输出：
p[0] = 04030201
这个结果就非常有意思了，可以看到，指针p[0]的值，正好是数组buf的四个元素的值(内存中存储顺序将01020304反序存储，这里涉及到大小端的存储问题，不过多赘述)。可想而知，访问p[0][0]的时候会发生什么？按照之前的讲解，我们先将p[0]做相应位移，即p[0]=p[0]+sizeof(char)*0,然后再解引用获取地址上的值，那就是直接取0x04030201地址上的值，结果当然不会是我们所期待的！
再回到示例，为什么p[0]的值会是0x04030201?
那如果我们要使用指针来访问二维数组中的元素，该怎么做呢？
看下面的代码：
#define ROW 2
#define COLUMN 2
char buf[ROW][COLUMN]={{1,2},{3,4}};
char *p = (char*)buf;
//访问buf[x][y],即访问p[x*COLUMN+y]
printf("buf = %d,%d,%d,%d\r\n",p[COLUMN*0+0],p[COLUMN*0+1],p[COLUMN*1+0],p[COLUMN*1+1]);如果你看懂了之前博主介绍的内容，理解这一份代码是非常简单的。
好了，关于C语言中指针和数组的讨论就到此为止了，如果朋友们对于这个有什么疑问或者发现有文章中有什么错误，欢迎留言
个人邮箱：linux_downey@sina.com
原创博客，转载请注明出处！
祝各位早日实现项目丛中过，bug不沾身.
（完）
结语：为了写这一篇博文，感觉发际线又往上走了一公分...
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原文地址：https://www.cnblogs.com/downey-blog/p/10469906.html
