C++数组和指针在内存中关系解析

数组是连续内存块,指针是地址变量;数组名是常量指针,指向首地址,不可修改;指针可变,可重新赋值;编译器将arr[i]解释为*(arr+i),实现数组与指针访问等价;数组传参时退化为指针,丢失长度信息,需额外传长度。

c++数组和指针在内存中关系解析

在C++中,数组和指针看似相似,但本质不同,它们在内存中的关系密切且容易混淆。理解它们的底层机制,有助于写出更高效、更安全的代码。

数组的内存布局

数组是一块连续的内存空间,用于存储相同类型的多个元素。定义数组时,编译器会在栈(或静态存储区)中分配固定大小的内存。

例如:

int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};

这行代码在栈上分配了5个连续的int空间,每个int通常占4字节,总共20字节。数组名arr是这块内存的首地址,是一个常量指针,不能被修改指向。

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指针的内存表示

指针是一个变量,它存储的是另一个变量的地址。指针本身也需要内存空间来保存这个地址值。

例如:

int* ptr = arr;

这里ptr是一个指向int的指针,它被初始化为数组arr的首地址。ptr本身在栈上占4或8字节(取决于系统位数),其值是arr[0]的地址。

关键区别:数组名不是变量,而指针是变量,可以重新赋值。

数组与指针的等价访问机制

虽然数组和指针不同,但C++允许用指针的方式访问数组元素,这得益于地址运算的统一性。

以下写法是等价的:

arr[2] → 访问数组第3个元素*(arr + 2) → 将数组首地址偏移2个int单位后解引用*(ptr + 2) → 使用指针进行相同操作

编译器将arr[i]统一解释为*(arr + i),这正是数组和指针在访问语法上可以互换的原因。

函数传参中的退化现象

当数组作为函数参数传递时,会“退化”为指针。这意味着函数无法直接获取数组长度。

例如:

void func(int arr[]) { /* 此处arr是指针,不是数组 */ }
void func(int* arr) { /* 等价写法 */ }

在这两种写法中,arr都是指针类型,sizeof(arr)返回的是指针大小,而不是整个数组大小。因此,通常需要额外传入数组长度。

基本上就这些。数组是内存块,指针是地址变量,它们通过地址运算和解引用机制紧密关联。理解这一点,能避免很多常见的内存访问错误。不复杂但容易忽略。

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