指针和数组是不相同的，但“很多时候”我们总认为指针和数组等价的。不可否认，这两者在某种情况下是可以相互替换的，但并不能就因此而认为在所有情况下都适合。《指针和数组不是一回事儿》系列文章将逐步深入分析指针和数组的不同之处，并解释什么时候指数组等价于指针。本文属于《指针和数组不是一回事儿》系列文章之二。

前文从内存结构的角度说明了指针和数组的不同，本文将以访问方式的角度再次说明指针和数组的不同。先看下面的代码：

char str[] = "edsionte";
char *p = "edsionte";

当编译完程序后，程序中的标示符都有一个地址，所有标示符的地址形成一个符号表。

数组的访问方式

以数组str为例，如果要访问str[1]，即数组str的第二个元素，则它的访问步骤如下：

1.从编译器的符号表中得到str的地址，比如0x0000FE00。这个地址即为数组str首元素的首地址；

2.在这个地址上加一个偏移量得到新的地址0x0000FE01；

3.从这个新地址中读取数据；

通过下图可以加深对数组访问方式的理解：

指针的访问方式

以上述代码中的指针p为例，如果要访问*(p+1)，即指针p所指向的匿名字符串的第二个字符，则它的访问步骤如下：

1.从编译器符号表中得到指针p的地址，比如0x0000EE20。这个地址即为&p，也就是指向指针p的指针；

2.从地址0x0000EE20中读取它内容即为指针p，比如0x00F0A000；

3.在0x00F0A000的基础上加一个偏移量，得到新地址0x00F0A001；

4.读取0x00F0A001中的内容，即为指针p所指的数据；

通过下图可以近一步理解指针的访问方式：

通过分析得知，在符号表中得到的是指针的地址而不是我们所要访问的指针；而在符号表中可以直接得到数组首元素的首地址。因此，访问指针时必须先通过符号表中指针的地址得到所要访问的指针，再接着进行指针所指内容的访问；而数组则直接可以通过符号表中的地址进行元素访问。也就是说指针的访问比数组的访问多了一次对内存地址的读取。

一不小心就引发的错误

现在看下面的两段代码：

/* 代码段1 */
file1:
char str[] = "edsionte";
file2:
extern char *str;
/* 代码段2 */
file1:
char *p == "edsionte";
file2:
extern char str[];

对于代码段1，在文件1中定义了数组str，而在文件2中将str声明为指针；对于代码段2，在文件1中定义了指针p，而在文件2中将p声明为数组。这里的声明指的是外部引用型声明，定义指的是定义型声明。

不管是上述那种情形，编译的时候都会出现错误。从上述对指针和数组访问方式的分析中可以得知，一个标示符被声明成指针还是数组对其访问方式影响巨大。下面我们对这两种错误作详细分析。

定义为数组，声明为指针

在文件2中，既然str被声明成指针，那么就应当按照指针的方式进行访问。首先从符号表中得到指针str的地址；从该地址中读取4个字节的数据即为指针str；接下来根据指针str访问其所指向的数据。这个过程好像很顺利，不过对于文件1中的数组str，其访问过程又是怎样的？文件1和文件2的访问结果是否一致？下图可帮助你理解。

从上图可以看到，str在文件2中被声明成指针，那么就符号表中str的地址0x0000FE00会被当作指针str的地址。根据指针的访问方式，必须从这个地址中取出指针p。虽然以0x0000FE00为首的四个字节中存储的是“edsi”，但是它们一律会被当成地址，按十六进制表示即为0x65647379。即便可以访问到这个地址，但是从这个地址中按照char型取出的数据并不是我们想要的。

由于编译器对每个文件进行单独编译，文件2并不知道str在文件1中被定义成什么类型。str在文件1中被定义成数组，那么就应该按照数组的方式访问数据；str在文件2中被声明成指针，那么就应该按照数组的方式访问数据。因此，在两个不同的文件中分别将str定义成数组而声明成指针会出现对str访问不一致的现象，所以编译器会产生错误。

定义为指针，声明为数组

此时，对于这种情况的理解也就简单多了。由于在文件而中p被声明成数组，因此就应该按照数组的方式对其进行访问。编译器会将原本指针str的地址当作str数组首元素的首地址，再对其加相应偏移量进行访问。这显然也是不合理的，因此编译器产生错误。具体可参见下图：

对上述的错误进行分析后，我们应该清楚将一个标示符声明成数组，编译器就会按照数组的访问方式去访问它；指针也是如此。因此，应该在多个文件中保持声明和定义相匹配。

指针和数组的其他区别

指针和数组除了在内存构造和访问方式上不同外，还有一些其他的区别。

1.指针通常用于指向一个动态的数据结构，而数组则用于存储固定大小和数据类型相同的数据；

2.指针所指向的数据通过malloc()分配，并且需要free()释放；而数组本身的内存空间则是隐士分配和释放，也就是在定义数组的时候进行；

3.指针所指向的数据通常是匿名的，而数组名则是数组所占内存空间的名字；

在本系列的最后一篇文章中，我们将分析指针和数组易被混淆的根源——也可将其称为指针和数组的可交换性。

参考：

《C专家编程》 人民邮电出版社；（美）林登（LinDen.P.V.D） 著，徐波 译；

《C语言深度解剖》北京航空航天大学出版社；陈正冲 著；

指针和数组是不相同的，但“很多时候”我们总认为指针和数组等价的。不可否认，这两者在某种情况下是可以相互替换的，但并不能就因此而认为在所有情况下都适合。《指针和数组不是一回事儿》系列文章将逐步深入分析指针和数组的不同之处，并解释什么时候指数组等价于指针。本文属于《指针和数组不是一回事儿》系列文章之一。

指针和数组的本质是什么，这是本文讨论的重点。从内存结构的角度来说，两者是截然不同的两个概念。

数组的声明与定义

关于C语言中的声明，《声明那回事儿》一文中已详细叙述。这里再具体针对数组的定义和声明做以分析。以下面的声明代码为例：

char str[10];
extern char str[];

第一条声明语句定义了一个char型的数组，并为其分配了100字节大小的内存空间。而第二条声明语句则是为了告诉编译器这个数组的类型以及大小。由于在外部引用型声明中并不会数组分配内存空间，因此这种声明并不需要指定数组的大小。对于多维数组也并不需要指定第一维的大小。

指针的内存布局

指针本质上就是一个内存地址，为了方便使用这个内存地址将它和一个标示符绑定在一起。比如：

int i = 10;
int *p = &i; /* 假设变量i的内存地址为0x000F3E00 */

上述语句将地址0x000F3E00和p绑定在一起，并且一旦绑定就不能再修改，p此时也被称为指针变量，简称指针。“指针变量“中的“变量”并不是说明p可以再和其他地址绑定，而是强调与p绑定的这个地址中的内容可变，即i的值可以变化。

既然指针p是一个内存地址，那么在32位的系统中指针p所占的内存大小就始终为4字节。虽然整型变量i也占4字节，但是这两个同大小的内存空间却有着本质区别。指针p只能存放内存地址，并且这个地址只能是整型数据的首地址。即使在p内存放了其他数据，也会一律被当作内存地址来处理。

通过下图可以近一步了解指针和其所指数据的关系：

从图中可得知，不管指针所指数据占多大的内存空间，指针本身只占用4字节的大小。由于指针p本身占用4字节的内存空间，因此这部分内存空间也必然会有首地址。通过&p操作就可以得到指针p的首地址，也就是存储指针p的内存空间的首地址。从上图中可以看到指针p中即为整型变量i的首地址，因此我们也称p是一个指向整型变量i的指针。

数组的内存布局

数组是一块连续的内存空间，这块内存空间的名称即为数组名。比如：

int a[100];

当定义了一个具体的数组a时，编译器就根据数据类型和大小为其分配100*sizeof(int)大小的内存空间，并将这块连续的内存空间命名为a。虽然我们可以通过a[i]这种方式来访问元素i，但这并不代表a[i]就是这个元素的名称。因此每个数组元素实际上是没有名字的，编译器只为这块内存提供了唯一的名称a。同时数组名a也代表数组首元素的首地址。数组的内存结构如下：

通过对指针和数组内存布局的分析，我们可以得知这两者完全是不相同的。指针不管指向什么数据，它本身的大小就是4个字节（32位系统）；而数组则是一块连续的内存空间。在下文中，将会从访问方式的角度分析指针和数组的不同。

参考：

《C专家编程》 人民邮电出版社；（美）林登（LinDen.P.V.D） 著，徐波 译；

《C语言深度解剖》北京航空航天大学出版社；陈正冲 著；