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技术 2022年11月15日
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C++/C程序中,数组要么在静态存储区被创建(如全局数组),要么在栈上被创建。数组名对应着(而不是指向)一块内存,其地址与容量在生命期内保持不变,只有数组的内容可以改变。指针可以随时指向任意类型的内存块,它的特征是“可变”,所以我们常用指针来操作动态内存。指针远比数组灵活,但也更危险。
下面以字符串为例比较指针与数组的特性。

一、修改内容

 char a[] = “hello”;   //“hello”位于常量存储区,a在全局(静态)初始化区
a[] = ‘X’;
cout << a << endl;
char *p = “world”; // 注意p指向常量字符串 p位于全局(静态)初始化区
p[] = ‘X’; // 编译器不能发现该错误 常量字符串的内容是不能被修改的
cout << p << endl;

二、内容复制与比较

 // 数组…
char a[] = "hello"; //a在全局(静态)初始化存储区 “hello”在常量存储区
char b[]; //b在全局(静态)未初始化存储区
strcpy(b, a); // 不能用 b = a;
if(strcmp(b, a) == ) // 不能用 if (b == a)

// 指针…
int len = strlen(a);
char *p = (char *)malloc(sizeof(char)*(len+)); //一定要给p申请一个容量一块内存
strcpy(p,a); // 不要用 p = a; //赋值
if(strcmp(p, a) == ) // 不要用 if (p == a) //如果是后者则比较的是地址

不能对数组名进行直接复制与比较。若想把数组a的内容复制给数组b,不能用语句 b = a ,否则将产生编译错误。应该用标准库函数strcpy进行复制。同理,比较b和a的内容是否相同,不能用if(b==a) 来判断,应该用标准库函数strcmp进行比较。
  语句 p = a 并不能把a的内容复制指针p,而是把a的地址赋给了p。要想复制a的内容,可以先用库函数malloc为p申请一块容量为strlen(a)+1个字符的内存,再用strcpy进行字符串复制。同理,语句if(p==a) 比较的不是内容而是地址,应该用库函数strcmp来比较。

三、计算内存容量

用运算符sizeof可以计算出数组的容量(字节数)。如下示例中,sizeof(a)的值是12(注意别忘了’’)。指针p指向a,但是sizeof(p)的值却是4。这是因为sizeof(p)得到的是一个指针变量的字节数,相当于sizeof(char*),而不是p所指的内存容量。C++/C语言没有办法知道指针所指的内存容量,除非在申请内存时记住它。

 char a[] = "hello world";
char *p = a;
cout<< sizeof(a) << endl; // 12字节
cout<< sizeof(p) << endl; // 4字节

注意当数组作为函数的参数进行传递时,该数组自动退化为同类型的指针。如下示例中,不论数组a的容量是多少,sizeof(a)始终等于sizeof(char *)

 void Func(char a[]){
cout<< sizeof(a) << endl; // 4字节而不是100字节
}

四、指针参数是如何传递的

如果函数的参数是一个指针,不要指望用该指针去申请动态内存。如下示例中,Test函数的语句GetMemory(str, 200)并没有使str获得期望的内存,str依旧是NULL,为什么?

 void GetMemory(char *p, int num){
p = (char *)malloc(sizeof(char) * num); //首先会在栈中分配一个p_作为p的临时副本,p_是指向p的,当p = (char*)malloc(size(char)*num)时,实际是修改了p_所指向的内存,
                           //即现在p_指向由malloc在堆上新分配的内存。但是p丝毫未变。所以函数GetMemory并不输出任何东西,并且每执行一次GetMemory就会泄露一块内存,因为并没有free掉
                           //p_在堆上开辟的内存
}
void Test(void){
char *str = NULL;
GetMemory(str, ); // str 仍然为 NULL
strcpy(str, "hello"); // 运行错误
}

如果非得要用指针参数去申请内存,那么应该改用“指向指针的指针”,见示例:

 void GetMemory2(char **p, int num){
*p = (char *)malloc(sizeof(char) * num); //当传入的是指向指针的指针时,即有一个内存区域,存储了一个值,这个值是个指针,它又指向了另一块内存区域。这是给p在堆上分配一个新的内存
}
void Test2(void){
char *str = NULL;
GetMemory2(&str, ); // 注意参数是 &str,而不是str str是个存放在栈上的指针,&str就是在栈上又分配一个指针,这个指针指向str。
strcpy(str, "hello");
cout<< str << endl; free(str);
}
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