什么是数组指针衰减?它和数组指针有关系吗?


当前回答

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。

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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。

"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。

当数组腐烂并被指向时;-)

实际上,如果你想传递一个数组到某个地方,但却传递了指针(因为谁会他妈的为你传递整个数组),人们会说这个可怜的数组衰减为指针。

我可能会大胆地认为有四(4)种方法将数组作为函数参数传递。这里还有简短但可以工作的代码供您阅读。

#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>
#include <cassert>

using namespace std;

// test data
// notice native array init with no copy aka "="
// not possible in C
 const char* specimen[]{ __TIME__, __DATE__, __TIMESTAMP__ };

// ONE
// simple, dangerous and useless
template<typename T>
void as_pointer(const T* array) { 
    // a pointer
    assert(array != nullptr); 
} ;

// TWO
// for above const T array[] means the same
// but and also , minimum array size indication might be given too
// this also does not stop the array decay into T *
// thus size information is lost
template<typename T>
void by_value_no_size(const T array[0xFF]) { 
    // decayed to a pointer
    assert( array != nullptr ); 
}

// THREE
// size information is preserved
// but pointer is asked for
template<typename T, size_t N>
void pointer_to_array(const T (*array)[N])
{
   // dealing with native pointer 
    assert( array != nullptr ); 
}

// FOUR
// no C equivalent
// array by reference
// size is preserved
template<typename T, size_t N>
void reference_to_array(const T (&array)[N])
{
    // array is not a pointer here
    // it is (almost) a container
    // most of the std:: lib algorithms 
    // do work on array reference, for example
    // range for requires std::begin() and std::end()
    // on the type passed as range to iterate over
    for (auto && elem : array )
    {
        cout << endl << elem ;
    }
}

int main()
{
     // ONE
     as_pointer(specimen);
     // TWO
     by_value_no_size(specimen);
     // THREE
     pointer_to_array(&specimen);
     // FOUR
     reference_to_array( specimen ) ;
}

我可能也认为这显示了c++相对于C的优势,至少在引用(双关语)通过引用传递数组。

当然,有些非常严格的项目没有堆分配,没有异常,也没有std:: lib。有人可能会说,c++原生数组处理是关键任务语言特性。

试试这段代码


void f(double a[10]) {
    printf("in function: %d", sizeof(a));
    printf("pointer size: %d\n", sizeof(double *));
}

int main() {
    double a[10];
    printf("in main: %d", sizeof(a));
    f(a);
}

你会看到函数中数组的大小并不等于main中数组的大小,而是等于指针的大小。

你可能听说过“数组是指针”,但是,这不是完全正确的(sizeof在main打印正确的大小)。然而,当传递时,数组衰减为指针。也就是说,不管语法显示的是什么,实际上传递了一个指针,函数实际上接收了一个指针。

在这种情况下,定义void f(double a[10]被编译器隐式转换为void f(double *a)。你可以直接将函数参数声明为*a。您甚至可以编写一个[100]或[1],而不是[10],因为它实际上从未以这种方式编译(但是,您显然不应该这样做,这会使读者感到困惑)。