在有关 C 的介绍性书籍中,经常声称指针或多或少是数组。充其量,这不是一个巨大的简化吗?
C中有一个数组类型,它的行为与指针完全不同,例如:
#include <stdio.h>
int main(int argc, char *argv[]){
int a[10] = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9};
int *b = a;
printf("sizeof(a) = %lu\n", sizeof(a));
printf("sizeof(b) = %lu\n", sizeof(b));
return 0;
}
给出输出
sizeof(a) = 40
sizeof(b) = 8
或者作为另一个示例a = b
会给出编译错误(GCC:“赋值给具有数组类型的表达式”)。
当然,指针和数组之间有密切的关系,从某种意义上说,是的,数组变量本身的内容就是第一个数组元素的内存地址,例如int a[10] = {777, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}; printf("a = %ul\n", a);
打印包含 777 的地址。
现在,一方面,如果您在结构中“隐藏”数组,您可以轻松地复制大量数据(如果您忽略包装结构,则为数组),只需使用=
运算符(而且速度更快):
#include <sys/time.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#define ARRAY_LENGTH 100000000
typedef struct {int arr[ARRAY_LENGTH];} struct_huge_array;
int main(int argc, char *argv[]){
struct_huge_array *a = malloc(sizeof(struct_huge_array));
struct_huge_array *b = malloc(sizeof(struct_huge_array));
int *x = malloc(sizeof(int)*ARRAY_LENGTH);
int *y = malloc(sizeof(int)*ARRAY_LENGTH);
struct timeval start, end, diff;
gettimeofday(&start, NULL);
*a = *b;
gettimeofday(&end, NULL);
timersub(&end, &start, &diff);
printf("Copying struct_huge_arrays took %d sec, %d µs\n", diff.tv_sec, diff.tv_usec);
gettimeofday(&start, NULL);
memcpy(x, y, ARRAY_LENGTH*sizeof(int));
gettimeofday(&end, NULL);
timersub(&end, &start, &diff);
printf("memcpy took %d sec, %d µs\n", diff.tv_sec, diff.tv_usec);
return 0;
}
输出:
Copying struct_huge_arrays took 0 sec, 345581 µs
memcpy took 0 sec, 345912 µs
但是你不能用数组本身来做到这一点。对于数组x, y
(相同大小和相同类型),表达式x = y
是非法的。
然后,函数不能返回数组。或者如果数组被用作参数,C将它们折叠成指针——它不关心大小是否明确给出,所以下面的程序给出了输出sizeof(a) = 8
:
#include <stdio.h>
void f(int p[10]){
printf("sizeof(a) = %d\n", sizeof(p));
}
int main(int argc, char *argv[]){
int a[10] = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9};
f(a);
return 0;
}
这种对数组的厌恶背后有什么逻辑吗?为什么 C 中没有真正健壮的数组类型?如果有一个会发生什么坏事?毕竟,如果一个数组隐藏在 a中,则struct
该数组的行为与 Go、Rust 等中的一样,即数组是内存中的整个块,传递它会复制它的内容,而不仅仅是第一个的内存地址元素。例如像在下面的程序中
package main
import "fmt"
func main() {
a := [2]int{-777, 777}
var b [2]int
b = a
b[0] = 666
fmt.Println(a)
fmt.Println(b)
}
给出输出:
[-777 777]
[666 777]