数组和指针
数组和指针
1 数组的概述
1.1 声明数组
数组由 数据类型 相同的一系列元素组成。
需要使用数组时，通过声明数组告诉编译器数组中内含多少元素和这些元素的类型。
C 语言中,普通数组的维度是固定的,必须是常量,不能是变量; VLA(C99),可变数组可以使用变量声明数组;后续说
普通变量可以使用的类型，数组元素都可以使用。
数组声明示例：
int main(void)
{
float candy[365]; /*内含365个float类型元素的数组*/
char code[12]; /*内含12个char类型元素的数组*/
int states[50]; /*内含50个int类型元素的数组*/
}
下面的数组声明是等价的,声明 arr4 是一个内含 4 个 int 的数组
int arr4[4]; // C语言语法
int[4] arr4; // 其它语言支持的语法
只要有 方括号([]) 就都是数组，方括号中的数字表明数组中的元素个数。
如果要 访问 数组中的元素，通过使用数组 下标数字(也称为索引)表示数组中的各元素。
数组的元素的编号从 0 开始。
1.1.1 数组和数组元素是两个概念
数组可以看做是一个"容器",容器本身的值是指针(数组的第一个元素的地址)
数组容器中的元素,就是每一个具体的"object",类型是固定的
“object” : int,float,string,boolean,struct,array,object…
1.2 初始化数组
数组通常被用来储存程序需要的数据。
只储存单个值的变量又叫做 标量变量(scalar variable)。
用以 逗号 分隔的 元素值列表(用花括号括起来)来初始化数组，各元素值之间用 逗号 分隔。 在逗号和元素值之间可以使用空格。
int num[4] = {1,2,3,4};
1.3 给数组元素赋值
声明数组之后，就可以借助数组 下标(或索引)给数组元素赋值。
注意点：在 C 语言中，不允许把数组作为一个单位赋值给另一个数组，除了初始化以外也不允许使用花括号列表的形式赋值。
案例代码：
# define SIZE 5
int main(void)
{
int oxen[SIZE] = {5,3,2,8}; // 初始化没问题
int yaks[SIZE];
yaks = oxen; // 不允许这么赋值
yaks[SIZE] = oxen[SIZE]; // 数组的下标越界
yaks[SIZE] = {5,3,2,8}; // 不起作用
}
2 使用指定初始化器(C99)
C99 的新特性：指定初始化器(disignated initializer)。
int arr[6] = {0,0,0,0,0,0,2}; // 传统的语法
C99 规定，可以初始化列表中使用带方括号的下标指明待初始化的元素。
int arr[6] = {[5] = 2}; // 把arr[5] 初始化为2
对于一般的初始化，在初始化一个元素后，末初始化的元素的都会被设置为 0 。
⚠️ 注意：在使用数组时，要防止数组下标超出边界。必须确保下标是有效的值。
3 多维数组
3.1 初始化二维数组
初始化二维数组是建立在初始化一维数组的基础上。
初始化一维数组的格式如下：
数据类型 arr[5] = {val01,val02,val03,val04,val05}; // val01、val02等表示数据类型的值。
初始化时也可省略内部的花括号，只保留最外面的一对花括号。只要保证初始化的
数值个数正确，初始化结果就不会出错。
如果初始化的数值不够，按照先后顺序逐行初始化，直到用完所有的值。后面没有值初始化的元素被统一初始化为 0。
初始化二维数组的两种方法：
3.2 声明二维数组
type int arr4[4]; // arr4 是一个内含 4 个 int 的数组
typedef arr4 arr3x4[3]; // arr3x4 是一个内涵 3 个 arr4 的数组
int (* ptr)[4]; // ptr 是指向 int[4] 的指针
// 以上声明相当于 int[4] *ptr,也相当于 arr4 *ptr;
二维数组作为形参时候,arr[][cols],第一个[]的值(行数)被省略,所以需要传一个 int rows 的参数
void printArr(int arr[][4], int rows);
3.3 其他多维数组
声明一个三维数组：
int box[10][20][30]; // 10个二维数组(每个二维数组都是20行30列)
对于多维数组的处理，使用多重循环控制来处理。
4 数组和指针
指针以符号形式使用地址。
数组表示法也是变相使用指针。
- 指针的值是所指向对象的地址。地址的表示方式依赖于计算机内部的硬件。
- 在指针前面使用运算符可以得到该指针所指向对象的值。
- 指针加 1，指针的值递增它所指向
类型的大小(以字节为单位)。
4.1 指针的兼容性
指针不允许类型转换，禁止以下操作 int_ptr = (float)int_ptr
赋值操作必须是相同类型的指针
4.2 const ptr
non const ptr 可以赋值给 const ptr，前提是只做一级解引用，二级解引用的结果是未定义的
const ptr 赋值给 non const ptr，这个行为在 c 中未定义(warning)，cpp 不允许(error)
4.3 数组指针和指针数组的概念理解
数组指针：数组是修饰词，指针是名词，本质上是指针，可以理解为数组的指针，如：int (* arr) [10] 就是一个数组指针，相当于
arr [ ] [ 10 ]
指针数组：指针是修饰词，数组是名词，本质上是数组，可以理解为存放指针( int _ )的数组，如：int_ arr[10]; 一个指针数组。
4.4 指针和数组的区别
// 参数本质是指针,指针是指向 int[4],也就是二维数组,相当于 int[][4]
// 这里编译器会把第一个[]中的值给忽略,所以需要多传递一个 int rows 参数,这里涉及可变长数组,后续再讲
void someFunction(int (* ptr)[4])
void someFunction(int [][4])
void someFunction(int (* ptr)[4], int rows)
指针和数组联系紧密,大多数时候数组形式和指针形式通用
重要的区别是数组名是常量，而指针名是变量
这一点在字符串的使用中,体现尤为明显
const char * pt1 = "Something is pointing at me.";
const char ar1[] = "Something is pointing at me.";
以上声明的区别
首先字符串常量在静态存储区中
数组形式的声明是将字符串字面量,在程序运行期间拷贝到数组容器中(内存段中),这里特别要注意,拷贝后才解析数组首元素的地址赋值给 arr1,此时,arr1 是常量,可以 arr1+1,不能++arr1
指针形式的声明是将字符串字面量的首元素地址,在程序运行期间给到变量 pt1,这里注意,并没有发生拷贝字符串字面量的行为,并且 pt1 是变量,可以进行 ++pt1 这样的递增操作;最重要的一点,静态存储区是不可变的,所以一般把指针声明为 const ptr,如果不是 const,则更改 *ptr 对应的值,会让指针指向别的地址,结果是未知的
5 函数、数组和指针
使用数组表示法处理数组的函数，也就是使用指针作为参数。
数组名是数组首元素的地址。
既可以用
指针表示数组名，也可以使用数组名表示指针。
6 指针操作
# include<stdio.h>
int main(void)
{
int urn[5] = {10,20,30,40,50};
int *ptr1, *ptr2, *ptr3;
ptr1 = urn; // 指向数组的首个元素，也就是urn数组的首地址
ptr2 = &urn[2];// 一个地址赋给指针，也就是urn数组的第三个元素(urn[2])的地址
printf("指针的值 ；间接引用指针 ； 指针的地址：\n");
// 解引用：*运算符给出指针指向地址上储存的值。注意：不要解引用未初始化的指针。
// 取址：指针也有主机的地址和值。&运算符给出指针本身的地址。
printf("ptr1 = %p ; *ptr1 = %d ; &ptr1 = %p \n", ptr1,*ptr1,&ptr1);
// 指针的加法：整数都会与指针所指向类型的大小(以字节为单位)相乘，然后结果与初始地址相加。
ptr3 = ptr1 + 4;
printf("\n 指针加上一个整数 ：\n");
printf("ptr1 + 4 = %p ; *(ptr1 + 4) = %d \n",ptr1+4,*(ptr1+4));
ptr1++; // 递增指针：指向数组元素的指针可以让指针移动到数组的下一个元素。
printf("\n ptr1++的值是：\n");
printf("ptr1 = %p ; *ptr1 = %d ; &pt1 = %p \n",ptr1,*ptr1,&ptr1);
ptr2--; // 递减指针
printf("--ptr2的值是：\n");
printf("ptr2 = %p ; *ptr2 = %d ; &pt2 = %p\n",ptr2,*ptr2,&ptr2);
--ptr1; // 恢复为初始值
++ptr2; // 恢复为初始值
printf("\n 恢复为初始值的指针为：\n");
printf("ptr1 = %p ; ptr2 = %p\n",ptr1,ptr2);
// 一个指针减去另一个指针
printf("\n 一个指针减去另一个指针：\n");
printf("ptr2 = %p ; ptr1 = %p ; ptr1 - ptr2 = %td \n ",ptr1,ptr2,ptr1 -ptr2);
// 一个指针减去一个整数：指针必须是第一个运算对象，整数是第二个运算对象。整数乘以指针指向类型的大小(以字节为单位)，然后初始地址减去乘积。
printf("\n 一个指针减去一个整数：\n");
printf("ptr3 = %p ; ptr3 - 2 = %p \n ",ptr3,ptr3-2);
return 0;
}
7 保护数组中的数据
地址传递往往会导致会出现一些问题，原始数据在传递过程中会被修改。
define 可以创建类似 const 功能的符号常量，但由于安全性角度考虑，优先推荐使用 const定义常量。
指针 const 的指针不能用于改变值。
对函数的形参使用 const 不仅能保护数据，还能让函数处理 const 数组。
8 c/cpp 关于 const 的区别
cpp 允许使用 const int 作为数组的长度，c 不允许
cpp 对于 const ptr 赋值的校验很严格， non const ptr = const ptr ，这个行为在 c 中未定义(warning)，cpp 不允许(error)
9 变长数组(VLA)
⚠️ 注意：变长数组不能改变大小
变长数组中的“变” 不是指可以修改已创建数组的大小。一旦创建了变长数组，它的大小则保持不变。此处的“变” 指的是：在创建数组时，可以使用变量指定数组的维度。
int rows = 4;
int cols = 5;
double arr4x5[rows][cols];
C99/C11 标准规定，可以省略原型中的形参名，可以使用星号来代替省略的维度。
int num2d(int, int , int arr[*][*]); // arr是一个变长数组(VLA)，省略了维度形参名。
变长数组名实际上也是指针。
变长数组必须是自动存储类型
变长数组允许动态内存分配，说明可以在程序运行时指定数组的大小。
tips: 常量和变量的区别,常量是编译时期就能确定值,变量需要等到运行时期才能确定值
变长数组作为函数的参数时,注意参数顺序问题
void vlaSum(int rows, int cols, double arr4x5[rows][cols]); // 正确
void vlaSum(double arr4x5[rows][cols], int rows, int cols); // 错误