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为什么我们不能将数组的地址赋给指针？

c++arrayspointersdeclarationimplicit-conversion
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int q[10]={0};
cout << q << endl;
cout << &q << endl;
cout << &q[0] << endl;

输出结果为：

0x7fffd4d2f860 
0x7fffd4d2f860 
0x7fffd4d2f860

现在当我这样做时->

int *r=q;    // allowed
int *r=&q[0] // allowed
int *r=&q    // not allowed

为什么第三个分配任务不被允许，尽管它实质上与其他任务相同？
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&q将会是int **。 - ALX23z
3
因为std::ostream定义了一个operator<<(void*)，而void*可以接受任何类型的指针（几乎是所有类型）。你所使用的三个<<调用都解析到同一个内存地址，这就是它们都打印出相同数字的原因。 - Remy Lebeau
1
@jamesgem，您似乎混淆了“类型”和“值”。cout打印的是值。cout不会告诉您一个表达式是否是可分配的有效类型。 - Drew Dormann
2
我的编译器输出以下错误：error: cannot convert 'int (*)[10]' to 'int*' in initialization 从中很容易看出类型是错误的。好的编译器消息就像黄金一样珍贵。 - user4581301
3
“&q”不仅不是“int **”，而且它也不会退化成它。指向数组的指针不会退化。 - eerorika
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5个回答
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如果您声明了一个数组，例如：
T a[N];

当T为某个类型说明符时，指向数组的指针将声明为如下：

T ( *p )[N] = &a;

一个通用的规则是：如果你有一个多维数组（包括一维数组），例如：

T a[N1][N2][N3];

那么你可以将这个声明重写为：
T ( a[N1] )[N2][N3];

要获取数组的第一个元素的指针，只需按以下方式替换括号中的内容。
T ( *p )[N2][N3] = a;

如果您想获得整个数组的指针，那么请重新编写数组声明，例如：
T ( a )[N1][N2][N3];

并进行替换
T ( *p )[N1][N2][N3] = &a;

与标量对象及其指针的声明相比较。
例如：
T obj;

您可以将声明重写为：
T ( obj );

现在，如果您想获取一个指向对象的指针，可以编写
T ( *p ) = &obj;

当然，在这种情况下括号是多余的，上述声明等价于：
T *p = &obj;

关于这段代码片段

int q[10]={0};
cout << q << endl;
cout << &q << endl;
cout << &q[0] << endl;

以及它的输出

0x7fffd4d2f860 
0x7fffd4d2f860 
0x7fffd4d2f860

很少有例外情况下，用于表达式中的数组设计器会被转换为指向其第一个元素的指针。

因此，实际上在这些语句中，表达式q和&q[0]是相同的。

cout << q << endl;
cout << &q[0] << endl;

是等效的。然而，数组本身的地址是其占用的内存范围的地址。在范围的开头是数组的第一个元素。所以这三个表达式都给出了同样的结果：数组占用的内存范围的地址。

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我认为这将是一个不错的常见问题解答。 - Timo
将cout更改为类似于cout << q << " " << typeid(q).name() << endl;的内容，这将提供一些见解（我希望如此）。还需要一个#include <typeinfo>。 - Eljay
@Eljay typeid(something).name() 在大多数情况下不提供易于理解的输出。我在这个答案中实现了你的建议。 - Kitswas
3
为什么第三个赋值语句不允许，明明是同样的东西？
因为 C++ 语言有一个名为“类型安全”的特性。有一个类型系统可以帮助您保持程序逻辑的正确性。
其中一个规则是，任意指针类型都不能用来初始化其他不兼容类型的指针。在这种情况下，您有一个指向 int 类型的指针（即 int *），您尝试使用指向数组的指针（即 int(*)[10]）类型的表达式进行初始化。一种类型无法隐式转换为另一种类型，因此程序无法通过编译。
那么，为什么cout在所有三种情况下都打印相同的内容呢？
因为所有的指针都具有相同的值。数组第一个元素的第一个字节与整个数组的第一个字节相同。
恰好流插入运算符处理所有指针类型1完全相同，因此具有相同值但不同类型的指针会产生相同的输出。 1字符类型指针是一个例外。它们被完全不同地处理。
为什么我们不能将数组的地址赋给指针？
实际上，我们可以将数组的地址赋给指针。我们只是不能将数组（或任何其他对象）的地址分配给错误类型的指针。在这种情况下，我们需要一个指向数组的指针：
int (*r)[10] = &q;
是的，我的错，我刚刚意识到了。 - Remy Lebeau
1

您无法完成第三个任务，因为&q的类型是int (*)[10]，与int* r的类型不兼容。

cout << &q的输出未显示&q的类型。请查看this文档链接。

那么为什么cout在这三种情况下打印相同的内容呢？ - user11910577
2
关于编辑：int*[10]与int(*)[10]是不同的。一个是指针数组，另一个是数组指针。 - HolyBlackCat
您是否有关于这种符号的文档链接？ - Kurt Stolle
1
请查看此处链接：https://zh.cppreference.com/w/cpp/language/array - Timo
今天学到了新东西！ - Kurt Stolle
1

q是一个固定长度的数组。在表达式中仅指定q会衰减成指向q第一个元素的指针。因此，q 衰减成与&q[0]返回的指针值相同。另一方面，&q返回的是q变量本身的内存地址，对于数组来说，其第一个元素占据了同样的内存地址。

std::ostream定义了一个operator<<(void*)，而void*可以接受（几乎）任何类型的指针。由于你的所有三个cout调用都解析成相同的内存地址，并且有一个接受所有三种类型指针的operator<<，这就是为什么所有三个调用都打印相同数字的原因。

至于你的赋值：

  • q 是一个 int[10] 数组，它会 衰变（decay） 成一个 int* 指针，因此 int *r=q; 能够工作。

  • &q[0] 对 q 进行解引用以访问其第一个元素，它是一个 int 类型，然后取该元素的地址，生成一个 int* 指针，因此 int *r=&q[0]; 能够工作。

  • 由于 q 是一个 int[10] 数组，&q 是一个 int(*)[10] 指针，它不会 衰变 成一个 int* 指针，因此 int *r=&q; 不能工作。你需要使用正确的类型声明 r：

    int (*r)[10] = &q;

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以下代码演示了整数数组arr、&arr和&arr[0]之间的区别。
#include <iostream>
#include <string_view>

// Reference: https://dev59.com/qXVD5IYBdhLWcg3wHnwX#56766138
// Type finding code start
template <typename T>
constexpr auto type_name()
{
    std::string_view name, prefix, suffix;
#ifdef __clang__
    name = __PRETTY_FUNCTION__;
    prefix = "auto type_name() [T = ";
    suffix = "]";
#elif defined(__GNUC__)
    name = __PRETTY_FUNCTION__;
    prefix = "constexpr auto type_name() [with T = ";
    suffix = "]";
#elif defined(_MSC_VER)
    name = __FUNCSIG__;
    prefix = "auto __cdecl type_name<";
    suffix = ">(void)";
#endif
    name.remove_prefix(prefix.size());
    name.remove_suffix(suffix.size());
    return name;
}
// Type finding code end

int main()
{
    int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
    std::cout << "Value: " << arr << "\tType: " << type_name<decltype(arr)>() << std::endl;
    std::cout << "Value: " << &arr << "\tType: " << type_name<decltype(&arr)>() << std::endl;
    std::cout << "Value: " << &arr[0] << "\tType: " << type_name<decltype(&arr[0])>() << std::endl;
    return 0;
}

看它如何运作。

示例输出：

Value: 0x7ffcdadd22d0   Type: int [5]
Value: 0x7ffcdadd22d0   Type: int (*)[5]
Value: 0x7ffcdadd22d0   Type: int*

虽然这三个变量都与同一内存位置相关联，但它们是不同类型的。

参考：在标准C++中打印变量类型是否可能？

还有旧版的Boost demangle，或者新版的Boost typename。 - Eljay
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可以查看英文原文，
原文链接