为什么在C语言中char*和char**被视为相同类型？

Question

我有以下测试应用程序：

#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>

int main(void){
    char buf[512];
    buf[0]= 0x1;
    buf[1]= 0x2;
    char *temp1 = &buf;
    char *temp2 = buf;
    char *temp3 = &buf[0];
    printf("temp1:%p, temp2:%p, temp3:%p\n",temp1,temp2,temp3);
    printf("0 = %d, %d, %d\n",temp1[0],temp2[0],temp3[0]);
    printf("1 = %d, %d, %d\n",temp1[1],temp2[1],temp3[1]);
    return;
}

编译时有一个警告：

gcc ./testptr.c -o testptr
./testptr.c: In function ‘main’:
./testptr.c:9: warning: initialization from incompatible pointer type

但当我运行它时，所有三个指针的行为都相同。

./testptr
temp1:0x7fff3a85f220, temp2:0x7fff3a85f220, temp3:0x7fff3a85f220
0 = 1, 1, 1
1 = 2, 2, 2

我知道buf == &buf [0]，但是为什么&buf == &buf[0]？&buf不应该是char **吗？

- austinmarton

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"&buf" 实际上是一个 "char(*)[512]"（指向一个包含 512 个 char 元素的数组）。它们并不完全相同。 - Jeff Mercado

你在从编译器输出内容复制粘贴代码到问题描述时更改了代码。现在问题出在第9行。 - Jonathan Leffler

抱歉，你是对的，我刚刚添加了一行新代码。 - austinmarton

一个几乎相同的问题已经在这里得到了回答：https://dev59.com/I2w15IYBdhLWcg3wqNgA - Divij

@Divij 谢谢，那里也有很好的答案，我在搜索中没有找到。 - austinmarton

Answer 1

所有指针的行为都相同，因为您将它们全部声明为char*。C是静态类型的，因此类型绑定到变量而不是值。

现在，行为部分已经解释清楚了，我们只需要找出它们为什么实际上具有相同的值（根据%p printf）。嗯，这只是指针作为内存地址由GCC实现的一个产物（使*与**区别的偏移量和大小都由类型系统/编译器在幕后处理）。请注意，像任何最可疑的会发出警告的东西一样，这很可能是未定义的行为或至少是一种不好的做法:)

- hugomg

Answer 2

数组不是指针，虽然它们可以以类似的方式使用。你恰好发现了数组和指针语义不同的一个方面。

- Patrick87

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当我无意中将&buf而不是buf作为类型为void *的第二个参数传递给recv函数时，我发现了这个问题。即使上面的示例没有说明，这是否可能会导致问题？ - austinmarton

@austinmarton：当涉及到C编译器警告时，我更倾向于偏执狂。 - hugomg

@missingno：说得对。在我的原始应用程序中，错误被传递为void指针，因此没有警告被生成。 - austinmarton

Answer 3

你可以从 * 和 & 运算符的代数中解决它。

• 我们知道 buf 是 buf 数组的第 0 个元素的地址

• 我们知道 &buf[0] 也是第 0 个元素的地址

• 根据定义，buf[0] 等同于 *(buf+0)

• 而 &(*(a)) 等同于 a。

因此，&buf[0] 变成了 &(*(buf+0))，即 buf。

更新

在这里，让我们将其作为证明陈述出来。

1. &buf[0] 给定。
2. &(buf[0]) 根据 C 优先级规则加上括号。
3. &((*(buf+0))) 因为 buf[0] == *(buf+0)。
4. &(*(buf+0)) 消除多余的括号。
5. buf 得证。

- Charlie Martin

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我同意你说的（buf == &buf[0]），但那不完全是我想问的（&buf == buf?）。 - austinmarton

@austinmarton，请按照以下步骤操作：它们证明了&buf等同于buf。 - Charlie Martin

@Charlie：不，证明表明&buf[0]等同于buf，而不是问题所问的&buf等同于buf。 - icktoofay

Answer 4

如果你思考编译器在处理数组时实际生成的代码，就会更加清晰。名称buf引用了数组的第一个（零号）元素的地址（用于包含字符的连续空间）。如果你查看对象中符号表条目"buf"的入口，你会找到那个第一个元素的地址。当你引用buf[0]时，编译器会生成buf的地址，再加上char类型大小的零倍。这恰好与buf本身的地址相同。

- jlp