什么是数组指针衰减?它和数组指针有关系吗?


当前回答

数组衰减意味着,当数组作为参数传递给函数时,它被视为(“衰减为”)指针。

void do_something(int *array) {
  // We don't know how big array is here, because it's decayed to a pointer.
  printf("%i\n", sizeof(array));  // always prints 4 on a 32-bit machine
}

int main (int argc, char **argv) {
    int a[10];
    int b[20];
    int *c;
    printf("%zu\n", sizeof(a)); //prints 40 on a 32-bit machine
    printf("%zu\n", sizeof(b)); //prints 80 on a 32-bit machine
    printf("%zu\n", sizeof(c)); //prints 4 on a 32-bit machine
    do_something(a);
    do_something(b);
    do_something(c);
}

上述情况有两个复杂情况或例外情况。

首先,在C和c++中处理多维数组时,只丢失了第一个维度。这是因为数组在内存中是连续布局的,所以编译器必须知道除第一个维度以外的所有维度,才能计算该内存块的偏移量。

void do_something(int array[][10])
{
    // We don't know how big the first dimension is.
}

int main(int argc, char *argv[]) {
    int a[5][10];
    int b[20][10];
    do_something(a);
    do_something(b);
    return 0;
}

其次,在c++中,您可以使用模板来推断数组的大小。微软将此用于c++版本的Secure CRT函数(如strcpy_s),您可以使用类似的技巧可靠地获取数组中的元素数量。

其他回答

"Decay" refers to the implicit conversion of an expression from an array type to a pointer type. In most contexts, when the compiler sees an array expression it converts the type of the expression from "N-element array of T" to "pointer to T" and sets the value of the expression to the address of the first element of the array. The exceptions to this rule are when an array is an operand of either the sizeof or & operators, or the array is a string literal being used as an initializer in a declaration.

假设有以下代码:

char a[80];
strcpy(a, "This is a test");

表达式a的类型是“80-element array of char”,表达式“This is a test”的类型是“15-element array of char”(在C语言中;在c++中,字符串字面值是const char数组)。然而,在对strcpy()的调用中,两个表达式都不是sizeof或&的操作数,因此它们的类型被隐式转换为“指向char的指针”,并且它们的值被设置为每个表达式中第一个元素的地址。strcpy()接收的不是数组,而是指针,正如它的原型所示:

char *strcpy(char *dest, const char *src);

这和数组指针不是一回事。例如:

char a[80];
char *ptr_to_first_element = a;
char (*ptr_to_array)[80] = &a;

ptr_to_first_element和ptr_to_array都有相同的值;a的基址。但它们是不同的类型,区别对待,如下图所示:

a[i] == ptr_to_first_element[i] == (*ptr_to_array)[i] != *ptr_to_array[i] != ptr_to_array[i]

请记住,表达式a[i]被解释为*(a+i)(只有在数组类型转换为指针类型时才有效),因此a[i]和ptr_to_first_element[i]的工作原理相同。表达式(*ptr_to_array)[i]被解释为*(*a+i)。表达式*ptr_to_array[i]和ptr_to_array[i]可能会根据上下文导致编译器警告或错误;如果你期望它们的值是a[i],它们肯定会出错。

sizeof a == sizeof *ptr_to_array == 80

同样,当数组是sizeof的操作数时,它不会转换为指针类型。

sizeof *ptr_to_first_element == sizeof (char) == 1
sizeof ptr_to_first_element == sizeof (char *) == whatever the pointer size
                                                  is on your platform

Ptr_to_first_element是一个简单的char指针。

以下是该标准的内容(C99 6.3.3.1 /3 -其他操作数-左值、数组和函数指示符):

除非它是sizeof操作符或一元&操作符的操作数,或者是a 字符串字面值用于初始化数组,具有类型“数组类型”的表达式为 转换为类型为“指针指向类型”的表达式,该表达式指向的初始元素 数组对象和不是左值。

这意味着无论何时在表达式中使用数组名称,它都会自动转换为指向数组中第一项的指针。

请注意,函数名的作用与此类似,但函数指针的使用要少得多,而且使用的方式要专门得多,因此不会像将数组名自动转换为指针那样引起混乱。

c++标准(4.2数组到指针转换)将转换要求放宽为(强调我的):

类型为“N T的数组”或“未知T界的数组”的左值或右值可以转换为右值 类型为“指向t的指针”

因此转换不必像C中那样发生(这让函数重载或模板匹配数组类型)。

这也是为什么在C语言中你应该避免在函数原型/定义中使用数组形参(在我看来-我不确定是否有普遍的共识)。它们会引起混乱,而且无论如何都是虚构的——使用指针形参,混乱可能不会完全消失,但至少形参声明没有说谎。

数组衰减意味着,当数组作为参数传递给函数时,它被视为(“衰减为”)指针。

void do_something(int *array) {
  // We don't know how big array is here, because it's decayed to a pointer.
  printf("%i\n", sizeof(array));  // always prints 4 on a 32-bit machine
}

int main (int argc, char **argv) {
    int a[10];
    int b[20];
    int *c;
    printf("%zu\n", sizeof(a)); //prints 40 on a 32-bit machine
    printf("%zu\n", sizeof(b)); //prints 80 on a 32-bit machine
    printf("%zu\n", sizeof(c)); //prints 4 on a 32-bit machine
    do_something(a);
    do_something(b);
    do_something(c);
}

上述情况有两个复杂情况或例外情况。

首先,在C和c++中处理多维数组时,只丢失了第一个维度。这是因为数组在内存中是连续布局的,所以编译器必须知道除第一个维度以外的所有维度,才能计算该内存块的偏移量。

void do_something(int array[][10])
{
    // We don't know how big the first dimension is.
}

int main(int argc, char *argv[]) {
    int a[5][10];
    int b[20][10];
    do_something(a);
    do_something(b);
    return 0;
}

其次,在c++中,您可以使用模板来推断数组的大小。微软将此用于c++版本的Secure CRT函数(如strcpy_s),您可以使用类似的技巧可靠地获取数组中的元素数量。

数组与C/ c++中的指针基本相同,但又不完全相同。一旦你转换一个数组:

const int a[] = { 2, 3, 5, 7, 11 };

转换为指针(不需要强制转换,因此在某些情况下可能会意外发生):

const int* p = a;

你将失去sizeof操作符计算数组中元素的能力:

assert( sizeof(p) != sizeof(a) );  // sizes are not equal

这种丧失的能力被称为“衰退”。

有关更多详细信息,请参阅这篇关于数组衰减的文章。

据说数组会“衰减”成指针。声明为int numbers[5]的c++数组不能被重指向,即不能说numbers = 0x5a5aff23。更重要的是,衰减一词意味着类型和维度的丧失;数字通过丢失维数信息(计数5)衰减为int*,类型不再是int[5]。看看这里没有发生衰变的情况。

如果你是按值传递一个数组,你实际上是在复制一个指针——指向数组第一个元素的指针被复制到形参(形参的类型也应该是数组元素的类型的指针)。这是由于数组的衰减性质;一旦衰变,sizeof就不再给出整个数组的大小,因为它本质上变成了一个指针。这就是为什么首选通过引用或指针传递的原因(以及其他原因)。

传递数组1的三种方法:

void by_value(const T* array)   // const T array[] means the same
void by_pointer(const T (*array)[U])
void by_reference(const T (&array)[U])

后两个将提供适当的sizeof信息,而第一个不会,因为数组参数已经衰减为赋值给形参。

常量U应该在编译时已知。