27 指针与数组的关系

C++完整教程

在上一篇中，我们讨论了指针与引用的定义与使用。今天我们将深入探讨指针与数组之间的关系。理解这一关系对于我们在C++中处理数据结构和动态内存管理非常重要。

数组的本质

首先，我们需要理解“数组”在C++中的本质。数组是一种固定大小的、同类型数据的集合。比如，定义一个整型数组：

int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};

在这个例子中，arr是一个包含5个整型元素的数组。数组的元素在内存中是连续存储的，这使得我们可以使用指针来访问它们。

数组名的指针特性

在C++中，数组名本身就是指向数组首元素的指针。因此，对于数组arr，arr实际上等价于&arr[0]。这意味着我们可以使用指针来直接操作数组元素。

示例：指针与数组

看看以下代码示例：

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int arr[5] = {10, 20, 30, 40, 50};
    int* p = arr;  // p指向arr的首元素，即arr[0]

    // 访问数组元素
    cout << "通过指针访问数组元素：" << endl;
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        cout << "arr[" << i << "] = " << *(p + i) << endl;  // 使用指针加偏移访问
    }

    return 0;
}

在这个示例中，我们定义了一个整型数组arr，并使用指针p指向arr的首元素。通过指针p，我们能通过*(p + i)语法访问数组的每一个元素。

数组与指针的运算

指针不仅可以用于访问数组元素，还可以进行指针运算。由于数组的内存是连续的，我们能够计算出数组元素之间的位置。比如：

p + 1指向arr[1]
p + 2指向arr[2]

示例：指针运算

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int arr[3] = {100, 200, 300};
    int* p = arr;

    cout << "数组的元素：" << endl;
    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        cout << "arr[" << i << "] = " << *(p + i) << endl;  // 通过指针访问
    }

    // 指针运算示例
    p++;  // p现在指向arr[1]
    cout << "p指向的当前位置：" << *p << endl; // 输出200

    return 0;
}

在这个例子中，初始时p指向数组的首元素。在执行p++后，p指向数组的下一个元素。

二维数组与指针

不仅一维数组，二维数组也是指针的一个非常重要的应用。二维数组可以被看作是数组的数组。

示例：二维数组与指针

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int arr[2][3] = {{1, 2, 3}, {4, 5, 6}};
    int (*p)[3] = arr;  // p是指向包含3个整数数组的指针

    cout << "二维数组的元素：" << endl;
    for (int i = 0; i < 2; i++) {
        for (int j = 0; j < 3; j++) {
            cout << "arr[" << i << "][" << j << "] = " << p[i][j] << endl;  // 使用指针访问
        }
    }

    return 0;
}

在这里，p是一个指向包含3个整型的数组的指针。通过p[i][j]的方式可以访问二维数组中的元素。

结论

在C++中，指针与数组的关系密不可分，掌握了这一关系可以使我们更有效地管理内存和操控数据结构。我们通过引用和指针轻松地操作数组和数组元素，利用指针运算访问数据。

在下一篇中，我们将讨论指针与引用之引用的概念，进一步深入指针与引用的世界，期待你的继续学习！