数组名不是指针

2021-03-03 约 939 字预计阅读 2 分钟

问题

先来看一个问题:

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#include <iostream>

using namespace std;

#define ARRAY_SIZE(array) (sizeof((array)) / sizeof((array)[0]))

int main()
{
    int num_array[] = {1, 2, 3};
    int* num = num_array;

    cout << sizeof(num_array) << endl;
    cout << ARRAY_SIZE(num_array) << endl;

    return 1;
}

上面的代码输出是多少?

我们可以直接回答是12和3, 没问题.

但是稍微改动一下代码呢? 下面的代码输出是多少?

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cout << sizeof(num) << endl;
cout << ARRAY_SIZE(num) << endl;

输出是:

看到答案后想想也是那么回事. 因为num是个指针所以sizeof(num) = 8, 没问题.

但是这个答案也揭示了一个问题:

数组和指针是有区别的.

编译器的解释

使用cppinsights展开上面的代码, 看不到什么区别:

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#include <iostream>

using namespace std;

#define ARRAY_SIZE(array) (sizeof((array)) / sizeof((array)[0]))

int main()
{
  int num_array[3] = {1, 2, 3};
  int* num = num_array;
  std::cout.operator<<(sizeof(num)).operator<<(std::endl);
  std::cout.operator<<((sizeof((num)) / sizeof((num)[0]))).operator<<(std::endl);
  return 1;
}

但是, 编译器已经提醒我们注意了, sizeof(num)会返回指针的size, 而不是数组本身.

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warning: 'sizeof ((num))' will return the size of the pointer, not the array itself [-Wsizeof-pointer-div]

汇编的解释

先看下面代码段的汇编代码:

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int num_array[] = {1, 2, 3};
int *num = num_array;

编译汇编后是:

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mov    DWORD PTR [rbp-0x14],0x1  # 写入1  int num_array[] = {1, 2, 3};
mov    DWORD PTR [rbp-0x10],0x2  # 写入2  int num_array[] = {1, 2, 3};
mov    DWORD PTR [rbp-0xc],0x3   # 写入3  int num_array[] = {1, 2, 3};
lea    rax,[rbp-0x14]            # 取数组首地址的有效地址  int *num = num_array;
mov    QWORD PTR [rbp-0x8],rax   # 有效地址赋值给num      int *num = num_array;

符合我们的认知, num中存的是数组的首地址.

接下来添加一个函数:

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void pTest(int *pnum)
{
    cout << pnum[0] << endl;
}

调用这个函数:

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pTest(num);

汇编之后:

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mov    rax,QWORD PTR [rbp-0x8]
mov    rdi,rax
call   401182 <pTest(int*)>

可以理解, 是将指针指向的地址(指针的值)传递给函数参数, 有取值操作.

使用数组名调用这个函数:

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pTest(num_array);

汇编之后:

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lea    rax,[rbp-0x14]
mov    rdi,rax
call   401182 <pTest(int*)>

和使用指针有区别, 使用数组名传递的是地址, 没有取值操作.

到此结合int *num = num_array;的汇编, 我们可以知道数组名代表的是地址(!!!不是指针!!!)

数组名是个右值

如果清楚理解了上文的结论"数组名代表的是地址", 就能清楚的理解"数组名是个右值“这一结论.

我们使用代码来增强一下印象:

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num_array++;

数组名作为左值是不行的! 上一段代码会报错:

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<source>: In function 'int main()':
<source>:23:5: error: lvalue required as increment operand
   23 |     num_array++;
      |     ^~~~~~~~~
Execution build compiler returned: 1

结论

教科书中应该是提过这个观点: “数组名代表的是数组首地址”, 但是很少强调数组名和指针的区别.

综上所述, 我们强调数组和指针的区别, 并且有以下结论:

数组名是地址, 不是指针, 而是地址;
数组名是右值;
指针不是地址, 指针的值才是地址.