第19章指针与数组

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第19章：指针与数组——指针访问数组元素，数组名作为指针常量，指针运算

指针和数组，在C语言里就像一对双胞胎。长得像，性格却不同。我做了这么多年嵌入式开发，见过太多人在它们身上栽跟头。今天咱们就把这层窗户纸捅破。

19.1 数组名：披着数组外衣的指针常量

先问一个问题：int arr[5] 里的 arr 到底是什么？

很多人背过「数组名就是首地址」。对，但不全对。准确地说，数组名是一个指针常量——它的值就是数组首元素的地址，而且这个值不能改。

核心区别：

arr 等价于 &arr[0]，类型是 int*
但 arr 是常量，不能做 arr++ 或 arr = something
而一个 int* p 指针变量，可以随便指向别处

我在项目中遇到过这样一个bug：有人写了 arr++ 想遍历数组，编译器直接报错。他一脸懵：「指针不就能++吗？」嗯，数组名不是普通指针，它是常量。

int arr[5] = {10, 20, 30, 40, 50};
int *p = arr;      // 正确：p指向arr[0]
// arr = p;        // 错误：arr是常量，不能赋值
// arr++;          // 错误：不能修改数组名
p++;               // 正确：p是变量，可以移动

19.2 指针访问数组元素：三种写法，一个意思

访问数组第 i 个元素，C语言给了你三种姿势。我个人习惯用下标法，因为可读性最好。但你要知道，它们本质是一样的。

写法	含义	备注
`arr[i]`	下标法	最直观，推荐
`*(arr + i)`	指针法	底层本质
`p[i]`	指针当下标	p指向数组首元素时可用

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

// 三种写法，完全等价
printf("%d\n", arr[2]);      // 3
printf("%d\n", *(arr + 2));  // 3
printf("%d\n", p[2]);        // 3

小技巧： 编译器看到 arr[i] 时，会自动翻译成 *(arr + i)。所以下标操作本质上就是指针运算。你想想看，2[arr] 这种写法居然也能编译通过——因为 2[arr] 等价于 *(2 + arr)。虽然没人这么写，但能帮你理解本质。

19.3 指针运算：加减的学问

指针加减整数，不是简单的地址加减。它是以「元素大小」为步长的。说白了，p + 1 跳过一个元素，而不是跳过一个字节。

int arr[3] = {100, 200, 300};
int *p = arr;

printf("p   = %p\n", p);      // 假设 0x1000
printf("p+1 = %p\n", p + 1);  // 0x1004（int占4字节）
printf("p+2 = %p\n", p + 2);  // 0x1008

为什么会这样？因为指针的类型决定了步长。int* 每次加4字节，char* 每次加1字节，double* 每次加8字节。我在调试一个通信协议时，就因为这个特性踩过坑——用 char* 遍历结构体数组，步长算错了，数据全对不上。

避坑指南： 我曾经在STM32上写DMA传输，用指针遍历一个 uint16_t 数组。结果不小心把指针声明成了 uint8_t*，每次加1只移动了1字节，数组后半段数据全读错了。排查了整整一下午。记住：指针的类型决定了它移动的步长。

19.4 指针相减：得到的是元素个数

两个同类型的指针相减，结果不是地址差，而是元素个数。这个特性在计算数组长度时特别有用。

int arr[8] = {0};
int *start = &arr[2];
int *end   = &arr[6];

int count = end - start;  // 结果是4，不是16
printf("元素个数: %d\n", count);  // 4

嗯，这里要注意：指针相减要求两个指针指向同一个数组（或者同一个对象之后的下一个位置），否则结果是未定义的。别拿两个不同数组的指针去减，那是自找麻烦。

19.5 数组名 vs &数组名：一个经典陷阱

这个问题我面试时经常问，能答对的人不多。

int arr[5] = {0};
printf("arr     = %p\n", arr);      // 首元素地址
printf("&arr[0] = %p\n", &arr[0]);  // 同上
printf("&arr    = %p\n", &arr);     // 整个数组的地址

// 数值上相同，但类型不同
printf("arr+1   = %p\n", arr + 1);   // 跳过一个int
printf("&arr+1  = %p\n", &arr + 1);  // 跳过整个数组（5个int）

arr 的类型是 int*，指向一个int元素。&arr 的类型是 int (*)[5]，指向一个包含5个int的数组。虽然它们打印出来的地址值一样，但加1之后，跨度完全不同。

记住这个规律：

arr + 1 → 移动 sizeof(int) 字节
&arr + 1 → 移动 sizeof(arr) 字节，即 5 * sizeof(int)

19.6 知识体系图

下面这张图帮你理清本章的核心逻辑。建议保存下来，写代码时对照着看。

19.7 实战：用指针遍历二维数组

二维数组在内存中是连续存储的。你可以用一个一级指针从头到尾遍历所有元素。我在做图像处理时经常这么干——把二维像素数组当一维处理，效率更高。

int matrix[2][3] = {
    {1, 2, 3},
    {4, 5, 6}
};

int *p = &matrix[0][0];  // 或者直接用 matrix[0]
for (int i = 0; i < 6; i++) {
    printf("%d ", *(p + i));  // 1 2 3 4 5 6
}

个人习惯： 遍历二维数组时，我更喜欢用 int *p = &matrix[0][0] 这种写法，虽然啰嗦一点，但意图明确。你想想看，如果写成 int *p = matrix，编译器会报警告——因为 matrix 的类型是 int (*)[3]，不是 int*。虽然强制转换也能用，但写清楚更安全。

19.8 本章小结

数组名是指针常量，不能自增自减，也不能被赋值
访问元素有下标法和指针法，本质相同
指针加减以元素大小为步长，类型决定步长
指针相减得到元素个数，不是字节数
&数组名得到整个数组的地址，类型是数组指针

指针和数组这块，说白了就是「类型决定行为」。搞懂了类型，你就搞懂了一切。我当年刚学C时，也是被这些绕得晕头转向，后来在项目里踩了几次坑，才真正理解。别急，多写多练，自然就通了。

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