指标与阵列 - csieorg.PDFVIP

指標與陣列 柯向上 Josh Ko 2005.12.28 核心概念 指標與陣列之間的關係，可算是 C 語言最有趣的設計之一。但 C/C++的學習者往往沒辦法掌握關鍵所 在，而弄不清楚指標、陣列的互換關係。說穿了，陣列實用上只有以下一個規則： 出現在算式之中的陣列名稱可被隱喻轉換為「指向陣列第一個元素」的指標。 就是這個規則而已。（事實上本文至此就可以結束了☺。）我在文中暫且把它稱為「(the) Fundamental Rule」。除此之外，陣列沒有別的操作了。別的操作、應用都是由這個規則以及其他C/C++語言基本規 則組合推導而得。 所謂「Array Subscripting」 我說：「除此之外，陣列沒有別的操作」，第一個丟出來的問題一定是：「那a[k]這動作怎麼說？」事實 上，subscripting 運算子 （operator[] ）從來就不是針對陣列，而是指標的操作。當我們寫 a[k] 因為這是個算式，根據Fundamental Rule ，a 可以轉換為指標，進而施行subscripting 。後面就較為大眾 所熟知了：對於一個指標p ，若寫 p[k] 這個算式完全等價於 *(p + k) 於是存取到陣列 a 的第k項元素。又因為指標與整數的加法具有交換性，上面的算式可寫為 *(k + p) 於是等價於 k[p] 所以如果寫 1 k[a] 以此存取a 的第k項元素，也毫無問題。此時，要把operator[]解釋成針對陣列的操作，恐怕就比較 困難了。☺ 陣列引數傳遞 首先我們必須了解：不能以一個陣列初始化另一個陣列。也就是說 int a[5]; int c[5] = a; // 錯誤：不能以陣列初始化另一個陣列 第二行無法通過編譯。而函式引數傳遞的方式，是以引數將參數初始化。舉例： void f(int j){ // ... } int i; // ... f(i); 進行呼叫時，f 的參數 j 會以對應引數i 的值進行初始化。陣列無法進行初始化，因此不能當作函式參 數使用。 那麼： void g(int[]); // 或是void g(int[N]); 這又是什麼呢？這參數是隻披上羊皮的狼（對很多初學者而言 ☺），我們知道它不可能是個陣列參數。很 多人都清楚，這個參數事實上是個指標 ： void g(int*); 當我們呼叫g 時： int a[5]; g(a); 因為a 出現在算式中，而g 的參數是個指標，於是Fundamental Rule 介入，進行array-to-pointer 轉換， 實際傳入函式的是「指向a 的第0項元素」的指標。 當C++ reference 出現時，情形變得比較不一樣，但仍未脫出Fundamental Rule 的規範。以下手法相當 常見： 2 templatetypename T, size_t N inline size_t array_size(const T ()[N]){ return N; } 這個 function template 可用來取得一個靜態陣列的元素個數。因為這個 function template 的參數是個 reference to array ，可以用陣列進行初始化，所以進行呼叫時，是以貨真價實的陣列把參數初始化。可能 有人問：「那Fundamental Rule 不就沒派上用場？」哈，Fundamental Rule 在此是沒派上用場，但也沒 有錯： 出現在算式之中的陣列名稱可被隱喻轉換為「指向陣列第一個元素」的指標。 也就是說，陣列在必要時可進行轉換，但在array_size的例子裡，陣列不必轉換就已適用，真的進行 轉換還會出問題呢。再舉一個C++ templates的例子（[6] ，p. 169 ）： templatetypename T const T max(const T a, const T b); std::cout max(Apple, Pear) std::endl; 呼叫者顯然認為Apple和Pear兩個string literals 會以const char*的形式傳入，但因為max 的 兩個參數都是reference ，所以無須進行