为什么我不需要向函数传递数组的地址？

Question

你好，我刚开始学习C语言，正在学习指针。我正在编写一个简单的递归函数进行测试，它有两个参数：int *a 和 int size。在我的主函数中，我使用 & 将我的数组第一个字符的地址传递给 print_array 函数。

然而这样似乎行不通，在编译时出现了“不兼容的指针类型”错误。我知道可以去掉 &，程序就能正常工作。我有一个问题：

为什么我不能用 & 从主函数把 my_array 的内存地址传递进去呢？我不应该只需要给函数数组的第一个元素的内存地址就行了吗？

谢谢，希望我的问题不太幼稚。

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


void print_array(int *a, int size){
    if (size>0){
            printf("%d\n", a[0]);
            print_array(a+1, size-1);
    }
}

int main(void){
    int my_array[20];
    int i;

    for (i=0; i < 20; i++){
            my_array[i] = rand() % 20;
    }

    /*the contents of the array*/
    printf("The contents of the array\n");
    for (i=0; i < 20; i++){
            printf("%d\n", my_array[i]);
    }

    printf("The recursive method print\n");

    print_array(&my_array, 20);

    return EXIT_SUCCESS;

}

- magna_nz

Answer 1

是的，您可以将函数赋予第一个元素的地址，并让它处理其余部分。您可以采用以下任一方式：

print_array(my_array, 20);

...或者：

print_array(&my_array[0], 20);

不幸的是，尽管&my_array是合法的代码，但它会产生一个指向整个数组而不是指向数组第一个元素的指针。它们具有相同的地址，但是不同的类型，这就是导致错误的原因。

指针的类型决定了（除其他事项外）对该指针进行算术运算的方式。在您的情况下，print_array打印数组中的第一个int，然后将1添加到指针中。由于它是指向int的指针，因此该加法实际上会将int的大小添加到指针中的地址。

如果您使用指向整个数组的指针，则添加1将添加整个数组的大小到地址中。例如，假设int为4字节，并且my_array的基本地址为1000。在这种情况下，my_array+1将产生1004，因此它保存数组中第二个int的地址（正如您无疑想要的那样）。相比之下，&my_array将获取整个数组的地址，类型为“指向20个int的数组指针”。当您将其加1时，它将将指向类型的大小乘以1添加到地址中，因此您将获得1080（即整个数组为20 * 4 = 80字节）。这显然不是您想要的--与x+1指向数组中的第二个项目不同，它现在指向数组末尾，并尝试取消引用指针将导致未定义的行为。

因此，只需切换到上述其中一种形式（my_array或&my_array[0]）。作为更一般的观点，请意识到，在大多数情况下，数组的名称在评估时会作为指向数组第一个元素的指针--值得注意的例外是当您将数组的名称用作sizeof运算符或地址运算符的操作数时（就像您在这里所做的那样）。在这两种情况下，数组的名称仍然引用整个数组而不是指向第一个元素的指针。

- Jerry Coffin

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如果print_array的第一个参数声明为int (*a)[20]，那么你可以将&my_array传递给它。但是，int *a是指向整数的指针，而不是指向包含20个整数的数组的指针。这就是为什么你必须传递数组的第一个元素的地址，而不是数组本身的地址（即使它们具有相同的数值）。 - Wyzard

@Wyzard：是的，如果参数声明为int (*a)[20]，你可以传递&my_array，但是在print_array内部的a+1将产生未定义的行为。 - Jerry Coffin

很遗憾，虽然&my_array是合法的代码，但它会产生一个指向整个数组的指针，而不是指向数组第一个元素的指针。它们具有相同的地址，但不同的类型，这就是导致错误的原因。您能详细说明一下吗？那么&my_array会给我一个指向整个数组的指针吗？如果它们都指向同一个块，它们怎么可能是不同的类型呢？谢谢。 - magna_nz

@magna_nz：我已经添加了更多关于那个的细节。 - Jerry Coffin

Answer 2

“您的函数需要一个指向int的指针，具体来说是数组的第一个元素（0号元素）的地址。

通过调用print_array(&my_array, 20);，您正在尝试传递整个数组的地址，这是一种类型为int(*)[20]的值，它与int*不同。它指向相同的内存位置，但它是不同类型的。

要传递第一个元素的地址，您可以编写：”

print_array(&my_array[0], 20);

或者，等价地说：

print_array(my_array, 20);

后一种方法可行，因为在大多数情况下（但不是所有情况），数组的名称会被隐式转换为指向其第一个元素的指针。

C和C++中数组和指针之间的关系可能会令人困惑。建议阅读：comp.lang.c FAQ的第6节。

- Keith Thompson

Answer 3

由于数组自动退化为指针，以下内容摘自n1570草案：

6.3.2其他操作数

6.3.2.1左值、数组和函数设计者

3. 除非它是sizeof运算符、_Alignof运算符或一元的&操作符的操作数， 或者是用于初始化数组的字符串字面量，否则具有类型“类型的数组”的表达式被转换为具有类型“指向类型的指针”的表达式， 该指针指向数组对象的初始元素而不是一个左值。如果数组对象具有寄存器存储类，则行为未定义。

- Iharob Al Asimi

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请注意，关于 _Alignof 运算符的措辞是不正确的，并已从最终的 C11 标准中删除。与 sizeof 不同，_Alignof 只能应用于类型，而不能应用于表达式。（目前还不清楚为什么会这样。） - Keith Thompson

@KeithThompson 感谢您的评论，我并不拥有 C11 标准，只有草案。 - Iharob Al Asimi