2011知识点-数组与指针

2011知识点-数组与指针

数组与指针，究竟有什么关联？什么情况下等同，什么时候不等同？ 老问题，新收获
前两天看《C专家编程》，结果硬是卡在数组与指针这块好久，原本以为自己已经掌握的东西，原来还是没有掌握精髓

抛出两个问题，然后我们在解决这两个问题的过程中review指针与数组:
问题一:
char arr[] = "abcdefg";
char *ptr = "abcdefg";
我们知道，arr[i]与ptr[i]都是正确的，但两者又有什么根本的差异呢？如果是char (*pa)[10]与char **pp，那么pa[1][2]与pp[1][2]有什么区别呢？

问题二:
qsort在针对指针数组与二维数组排序时的区别？

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问题一:
首先，要明确一点，编译器为每个标识符分配一个地址，这个地址在编译阶段可知，相反，存储在标识符中的值只有在运行时才可知

对于数组，有 &arr = arr = &(arr[0])
对于指针，有 &ptr != ptr = &(ptr[0])
对于编译器，它所知道的是&arr与&ptr，这两个标识符的地址
基于上述三条（前两条，写个简单的程序即可测试），即可得出结论： 虽然arr[i]与ptr[i]都能正确访问某个字符（事实上，都会被编译器改写成*(arr+i)或者*(ptr+i)的形式），但是两者生成的汇编代码是不同的

验证:
C语言代码:

char  arr[]  =   " abcdefg " ;
char   * ptr  =   " abcdefg " ;

void
difference()
{
     char  a  =  arr[ 3 ];
     char  b  =  ptr[ 3 ];
}

汇编代码(gcc -S test.c)

difference:
    pushl     % ebp
    movl     % esp,  % ebp
    subl    $ 16 ,  % esp

    /* char a = arr[3] */
    movzbl    arr + 3 ,  % eax /* 取地址(arr+3)处的值，放入寄存器 */
    movb     % al,  - 1 ( % ebp)

    /* char b = ptr[3] */
    movl    ptr,  % eax /* 取ptr的值(Mem[ptr])，放入寄存器 */
    addl    $ 3 ,  % eax
    movzbl    ( % eax),  % eax /* 将寄存器%eax的值作为地址，取该地址的值放入寄存器 */
    movb     % al,  - 2 ( % ebp)

    leave
    ret

略微对上述汇编代码进行了注释，可以发现两者的差异，指针跟数组相比，前者多了“一层间接引用”
（Note: 汇编寻址，例如，$Imm是立即数，Imm是绝对寻址(=Mem[Imm])，Ea是寄存器寻址，（Ea)则是间接寻址(=Mem[Register[Ea]])；可参考《深入理解计算机系统》第3章）

如果是char (*pa)[10]与char **pp，pa是指向数组的指针，而pp是指向指针的指针，这里有点类似于之前的讨论
需要明白的就是: pa是指向数组的指针，保存的就是数组的地址；数组的地址等于数组首元素的地址；pa[i]等同于一元数组名称，就是指向数组首元素的指针，也保存的是数组首元素的地址，因此有: pa+i(指向数组的指针) = pa[i] = &(pa[i][0])
表达式pa[1][2]与pp[1][2]所产生的汇编代码也是不同的
（Note: 指向数组的指针p与数组名a(指向数组首元素的指针)，两者的值相同，但含义不一样，例如p+1与a+1就完全不同）
验证：
C语言代码：

void
array_print( char  ( * pa)[ 10 ])
{
     char  c  =  pa[ 1 ][ 2 ];
}

void
pointer_print( char   ** pp)
{
     char  c  =  pp[ 1 ][ 2 ];
}

汇编代码:

array_print:
    pushl     % ebp
    movl     % esp,  % ebp
    subl    $ 16 ,  % esp

    movl     8 ( % ebp),  % eax /* 将pa的值(Mem[pa])放入寄存器 */
    addl    $ 10 ,  % eax 
    movzbl     2 ( % eax),  % eax
    movb     % al,  - 1 ( % ebp)

    leave
    ret

pointer_print:
    pushl     % ebp
    movl     % esp,  % ebp
    subl    $ 16 ,  % esp

    movl     8 ( % ebp),  %eax /* 将pp的值放入寄存器 */     addl    $ 4 ,  % eax
    movl    ( % eax),  % eax
    addl    $ 2 ,  % eax
    movzbl    ( % eax),  % eax
    movb     % al,  - 1 ( % ebp)

    leave
    ret

问题二：
有了前面的讲解，这里直接上代码

#include  " basic.h "

char   * strings[]  =  {  " zhao " , 
     " pan " ,
     " anan " ,
    NULL };

char  arr[][ 5 ]  =  {  " zhao " ,
     " pan " ,
     " anan "  };

void
test_a2_addr()
{
    printf( " Addr Testing\n " );
    printf( " addr(arr+1): %p\n " , arr + 1 );
    printf( " addr(arr[1]): %p\n " , arr[ 1 ]);
    printf( " addr(arr[1][0]): %p\n " ,  & arr[ 1 ][ 0 ]);
}

int
compare_pp( const   void   * arg1,  const   void   * arg2)
{
     return  strcmp( * ( char   ** )arg1,  * ( char   ** )arg2);
}

int
compare_a2( const   void   * arg1,  const   void   * arg2)
{
     return  strcmp( * ( char  ( * )[ 5 ])arg1,  * ( char  ( * )[ 5 ])arg2);
     // return strcmp((char *)arg1, (char *)arg2);  // ok,too
}

void
test_pp()
{    
    qsort(strings,  3 ,  sizeof ( char   * ), compare_pp);

    printf( " \nResult of qsort for POINTER-ARRAY\n " );
     char   ** s  =  strings;
     while ( * s  !=  NULL) {
        printf( " %s\n " ,  * s);
         ++ s;
    }
}

void
test_a2()
{
    qsort(arr,  3 ,  sizeof ( char ) * 5 , compare_a2);
    
    printf( " \nResult of qsort for TWO-ARRAY\n " );
     int  i;
     for (i = 0 ; i < 3 ;  ++ i)
        printf( " %s\n " , arr[i]);
}

int
main( int  argc,  char   ** argv)
{
    test_a2_addr();
    test_pp();
    test_a2();
}