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C++

什么是数组名?

2016/05/13 09:34 [db:作者] 返回上一页

实际上数组名永远都不会是指针!?????? 指针是C语言具有低级语言特征的最直接的证据。在汇编语言里面,指针的概念随处可见。比如SP,SP寄存器又叫堆栈指针,它的值是地址,由于SP保存的是地址,并且SP的值是不断变化的,因此可以看作一个变量,而且是一个地址变量。地址也是C语言指针的值,C语言的指针跟SP这样的寄存器虽然不完全一样,但原理却是相通的。C语言的指针也是一种地址变量,C89明确规定,指针是一个保存对象地址的变量。这里要注意的是,指针跟地址概念的不同,指针是一种地址变量,通常也叫指针变量,统称指针。而地址则是地址变量的值。
看到这里,也许你会觉得,这么简单的东西还用你来说吗?的确,对于p与&p来说,99%的人都能在0.1秒内脱口而出谁是指针,谁是地址,但是,又有多少人在使用指针的过程中能够始终如一毫不动摇地遵循这两个概念呢?不少人使用指针的时候就会自觉或不自觉地把指针和地址两个概念混淆得一塌糊涂了,数组名的滥用就是一个活生生的例子。这一点甚至连一些经典著作也没能避免。
不过也不能全怪你自己,笔者认为某些国内教材应该承担最大的责任。这些教材一开始就没有给读者好好地分清指针与地址的区别,相反还在讲述的过程中有意无意地混用这两个概念。更有甚者,甚至在书中明言指针就是地址!说这话的家伙最应该在C语言这个地图上抹掉,呵呵。两个月前我在购书中心随手翻开了某个作者主编的一本被冠以国家“十五”规划重点研究项目的书,书里就是这么写的。当时笔者就感慨:不知道又要有多少人的思想被这家伙“强奸”了。
实际上,地址这个东西,本来就是一种基本数据类型,本应该在介绍整数、浮点、字符等基本类型的时候把地址显式地放在一起讨论,这样在后面介绍指针与数组的时候就能避免许多误解。可惜不少教材或者根本没有谈及,或者就算提起这个类型也用了指针类型这个字眼。这就错了,指针不是类型,真正的类型是地址,指针只是存储地址这种数据类型的变量!打个比方,对于
int i=10;
10是整数,而i是存储整数的变量,指针就好比这个i,地址就好比那个10。指针能够进行加减法,原因并不是因为它是指针,加减法则不是属于指针这种变量的,而是地址这种数据类型的本能,正是因为地址具有加减的能力,所以才使指针作为存放地址的变量能够进行加减运算。这跟整数变量因为整数能够进行加减乘除因而它也能进行加减乘除一个道理。

那么数组名又应该如何理解呢?用来存放数组的区域是一块在栈中静态分配的内存(非static),而数组名是这块内存的代表,它被定义为这块内存的首地址。这就说明了数组名是一个地址,而且,还是一个不可修改的常量,完整地说,就是一个地址常量。数组名跟枚举常量类似,都属于符号常量。数组名这个符号,就代表了那块内存的首地址。注意了!不是数组名这个符号的值是那块内存的首地址,而是数组名这个符号本身就代表了首地址这个地址值,它就是这个地址,这就是数组名属于符号常量的意义所在。由于数组名是一种符号常量,因此它是一个右值,而指针,作为变量,却是一个左值,一个右值永远都不会是左值,那么,数组名永远都不会是指针!不管什么话,只要说数组名是一个指针的,都是错误的!就象把刚才int i=10例子中的10说成是整数变量一样,在最基本的立足点上就已经完错了。
总之要牢牢记住,数组名是一个地址,一个符号地址常量,不是一个变量,更不是一个作为变量的指针!
在数组名并非指针这个问题上,通常会产生两种疑问:
1。作为形参的数组,不是会被转换为指针吗?
2。如果形参是一个指针,数组名可以作为实参传递给那个指针,难道不是说明了数组名是一个指针吗?
首先,C语言之所以把作为形参的数组看作指针,并非因为数组名可以转换为指针,而是因为当初ANSI委员会制定标准的时候,从C程序的执行效率出发,不主张参数传递时复制整个数组,而是传递数组的首地址,由被调函数根据这个首地址处理数组中的内容。那么谁能承担这种“转换”呢?这个主体必须具有地址数据类型,同时应该是一个变量,满足这两个条件的,非指针莫属了。要注意的是,这种“转换”只是一种逻辑看法上的转换,实际当中并没有发生这个过程,没有任何数组实体被转换为指针实体。另一方面,大家不要被“转换”这个字眼给蒙蔽了,转换并不意味着相同,实际上,正是因为不相同才会有转换,相同的话还转来干吗?这好比现在社会上有不少人“变性”,一个男人可以“转换”为一个女人,那是不是应该认为男人跟女人是相同的?这不是笑话么。
第二,函数参数传递的过程,本质上是一种赋值过程。C89对函数调用是这样规定的:函数调用由一个后缀表达式(称为函数标志符,function designator)后跟由圆括号括起来的赋值表达式列表组成,在调用函数之前,函数的每个实际参数将被复制,所有的实际参数严格地按值传递。因此,形参实际上所期望得到的东西,并不是实参本身,而是实参的值或者实参所代表的值!举个例来说,对于一个函数声明:
void fun(int i);
我们可以用一个整数变量int n作实参来调用fun,就是fun(n);当然,也正如大家所熟悉的那样,可以用一个整数常量例如10来做实参,就是fun(10);那么,按照第二个疑问的看法,由于形参是一个整数变量,而10可以作为实参传递给i,岂不就说明10是一个整数变量吗?这显然是谬误。实际上,对于形参i来说,用来声明i的类型说明符int,所起的作用是用来说明需要传递给i一个整数,并非要求实参也是一个整数变量,i真正所期望的,只是一个整数,仅此而已,至于实参是什么,跟i没有任何关系,它才不管呢,只要能正确给i传递一个整数就OK了。当形参是指针的时候,所发生的事情跟这个是相同的。指针形参并没有要求实参也是一个指针,它需要的是一个地址,谁能给予它一个地址?显然指针、地址常量和符号地址常量都能满足这个要求,而数组名作为符号地址常量正是指针形参所需要的地址,这个过程就跟把一个整数赋值给一个整数变量一样简单!

首先我们要了解内存的分配方式。一般来说,内存的分配方式有三种:

1.从静态存储区域分配。内存在程序编译的时候就已经分配好,这块内存在程序的整个运行期间都存在。例如全局变量,static变量。

2.在栈上创建。在执行函数时,函数内局部变量的存储单元都可以在栈上创建,函数执行结束时这些存储单元自动被释放。栈内存分配运算内置于处理器的指令集中,效率很高,但是分配的内存容量有限。
3.从堆上分配,亦称动态内存分配。程序在运行的时候用malloc或new申请任意多少的内存,程序员自己负责在何时用free或delete释放内存。动态内存的生存期由我们决定,使用非常灵活,但问题也最多。

以上三种分配方式,我们要注意内存生命期的问题:

1.静态分配的区域的生命期是整个软件运行期,就是说从软件运行开始到软件终止退出。只有软件终止运行后,这块内存才会被系统回收

2.在栈中分配的空间的生命期与这个变量所在的函数和类相关。如果是函数中定义的局部变量,那么它的生命期就是函数被调用时,如果函数运行结束,那么这块内存就会被回收。如果是类中的成员变量,则它的生命期与类实例的生命期相同。

3.在堆上分配的内存,生命期是从调用new或者malloc开始,到调用delete或者free结束。如果不掉用delete或者free。则这块空间必须到软件运行结束后才能被系统回收。
下面我们再看看,在使用内存的过程中,我们经常发生一些什么样的错误。以及我们应该采取哪些对策。

发生内存错误是件非常麻烦的事情。编译器不能自动发现这些错误,通常是在程序运行时才能捕捉到。而这些错误大多没有明显的症状,时隐时现,增加了改错的难度。有时用户怒气冲冲地把你找来,程序却没有发生任何问题,你一走,错误又发作了。

常见的内存错误及其对策如下:

1 内存分配未成功,却使用了它。

常用解决办法是,在使用内存之前检查指针是否为NULL。如果指针p是函数的参数,那么在函数的入口处用assert(p!=NULL)进行检查。如果是用malloc或new来申请内存,应该用if(p==NULL) 或if(p!=NULL)进行防错处理。
2 内存分配虽然成功,但是尚未初始化就引用它。
内存的缺省初值究竟是什么并没有统一的标准,尽管有些时候为零值,我们宁可信其无不可信其有。所以无论用何种方式创建数组,都别忘了赋初值,即便是赋零值也不可省略,不要嫌麻烦。

3 内存分配成功并且已经初始化,但操作越过了内存的边界。

例如在使用数组时经常发生下标”多1″或者”少1″的操作。特别是在for循环语句中,循环次数很容易搞错,导致数组操作越界。

4 忘记了释放内存,造成内存泄露。

含有这种错误的函数每被调用一次就丢失一块内存。刚开始时系统的内存充足,你看不到错误。终有一次程序突然死掉,系统出现提示:内存耗尽。

动态内存的申请与释放必须配对,程序中malloc与free的使用次数一定要相同,否则肯定有错误(new/delete同理)。

5 释放了内存却继续使用它。

有三种情况:

(1)程序中的对象调用关系过于复杂,实在难以搞清楚某个对象究竟是否已经释放了内存,此时应该重新设计数据结构,从根本上解决对象管理的混乱局面。

(2)函数的return语句写错了,注意不要返回指向”栈内存”的”指针”或者”引用”,因为该内存在函数体结束时被自动销毁。
条件编译命令最常见的形式为:
#ifdef 标识符
程序段1
#else
程序段2
#endif
它的作用是:当标识符已经被定义过(一般是用#define命令定义),则对程序段1进行编译,否则编译程序段2。
其中#else部分也可以没有,即:
#ifdef
程序段1
#endif
这里的”程序段”可以是语句组,也可以是命令行。这种条件编译可以提高C源程序的通用性。如果一个C源程序在不同计算机系统上系统上运行,而不同的计算机又有一定的差异。例如,我们有一个数据类型,在Windows平台中,应该使用long类型表示,而在其他平台应该使用float表示,这样往往需要对源程序作必要的修改,这就降低了程序的通用性。可以用以下的条件编译:
#ifdef WINDOWS
#define MYTYPE long
#else
#define MYTYPE float
#endif
如果在Windows上编译程序,则可以在程序的开始加上
#define WINDOWS
这样则编译下面的命令行:
#define MYTYPE long
如果在这组条件编译命令之前曾出现以下命令行:
#define WINDOWS 0
则预编译后程序中的MYTYPE都用float代替。这样,源程序可以不必作任何修改就可以用于不同类型的计算机系统。当然以上介绍的只是一种简单的情况,可以根据此思路设计出其它的条件编译。
例如,在调试程序时,常常希望输出一些所需的信息,而在调试完成后不再输出这些信息。可以在源程序中插入以下的条件编译段:
#ifdef DEBUG
print (“device_open(%p)\n”, file);
#endif
如果在它的前面有以下命令行:
#define DEBUG
则在程序运行时输出file指针的值,以便调试分析。调试完成后只需将这个define命令行删除即可。有人可能觉得不用条件编译也可达此目的,即在调试时加一批printf语句,调试后一一将printf语句删除去。的确,这是可以的。但是,当调试时加的printf语句比较多时,修改的工作量是很大的。用条件编译,则不必一一删改printf语句,只需删除前面的一条”#define DEBUG”命令即可,这时所有的用DEBUG作标识符的条件编译段都使其中的printf语句不起作用,即起统一控制的作用,如同一个”开关”一样。
有时也采用下面的形式:
#ifndef 标识符
程序段1
#else
程序段2
#endif
只是第一行与第一种形式不同:将”ifdef”改为”ifndef”。它的作用是:若标识符未被定义则编译程序段1,否则编译程序段2。这种形式与第一种形式的作用相反。
以上两种形式用法差不多,根据需要任选一种,视方便而定。
还有一种形式,就是#if后面的是一个表达式,而不是一个简单的标识符:
#if 表达式
程序段1
#else
程序段2
#endif
它的作用是:当指定的表达式值为真(非零)时就编译程序段1,否则编译程序段2。可以事先给定一定条件,使程序在不同的条件下执行不同的功能。
例如:输入一行字母字符,根据需要设置条件编译,使之能将字母全改为大写输出,或全改为小写字母输出。
#define LETTER 1
main()
{
char str[20]=”C Language”,c;
int i=0;
while((c=str[i])!=’\0′){
i++;
#if LETTER
if(c>=’a'&&c<=’z') c=c-32;
#else
if(c>=’A'&&c<=’Z') c=c+32;
#endif
printf(“%c”,c);
}
}
运行结果为:C LANGUAGE
现在先定义LETTER为1,这样在预处理条件编译命令时,由于LETTER为真(非零),则对第一个if语句进行编译,运行时使小写字母变大写。如果将程序第一行改为:
#define LETTER 0
则在预处理时,对第二个if语句进行编译处理,使大写字母变成小写字母(大写字母与相应的小写字母的ASCII代码差32)。此时运行情况为:
c language
有人会问:不用条件编译命令而直接用if语句也能达到要求,用条件编译命令有什么好处呢?的确,此问题完全可以不用条件编译处理,但那样做目标程序长(因为所有语句都编译),而采用条件编译,可以减少被编译的语句,从而减少目标的长度。当条件编译段比较多时,目标程序长度可以大大减少。


文章来源:http://www.bozhiyue.com/mianshiti/CPP/2016/0513/95770.html
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