《C专家编程》读书笔记（4-10章）

在上一篇《C专家编程》的读书笔记中，我分享了我对前3章的一些心得体会，没有看过的朋友能够去这里先阅读那篇文章。这篇文章虽然是从第4章开始，但我只对其中的四、九、10这三章感兴趣。所以我只写了这3章的读书笔记，若是不足，还请你们多多指出。

第4章 使人震惊的事实：数组和指针并不相同

这章主要讲了数组和指针的不一样之处。但在切入正题以前，做者简单介绍了下左值和右值。

什么是左值了？左值就是一个在编译时已肯定了的地址，这个地址能够是可修改，也能够是不可修改的，只是当其要做为赋值语句的左值时，只能是可修改的左值（所以数组名不能被赋值）；而右值就是一个值，其值到运行的时候才可知。做者之因此要先讲左值和右值是为了说明指针和其余类型的变量有很大的区别：全部的变量（不论是指针仍是其余变量）在编译时其地址就已知了。对于非指针的变量，咱们能够直接根据其地址（也就是做为左值的变量名）来改变其值。但对于指针而言，咱们须要修改的并非指针自身的值，而是指针所指空间的值。所以，指针相对于通常变量而言，须要多操做一步。

若是懂了上面讲的左值和右值，你应该就不会轻易的混用指针和数组了。虽然指针和数组在做为函数参数时候能够互换，但这并不能说明在其余状况下，数组和指针也能随意的互换。在这章中，做者用了一个简单的例子来讲明为何指针和数组是不同的：

/* 在文件1中 */
int A[100];

/* 在文件2中 */
extern int *A;

/* 一些引用A的代码 */
...

在上面这个例子中，咱们定义了一个数组A[100]，而在另外一个文件中，咱们声明了一个指针。若是数组和指针是同样的，那这么作就没什么问题。可它俩毕竟不同，这么作会产生什么很差的结果吗？在给出结论前，咱们先看看指针和数组是如何访问数据的。

首先咱们来看看数组是如何访问数据的：

对于数组而言，编译器知道其起始地址，要访问第 i 个元素，编译器只须要在数组 a 的地址基础上偏移 i 个单位地址就好了。
咱们再看看看指针是如何访问数据的：

对于指针而言，编译器知道指针的地址，但它的值倒是运行时候才知道的。在这个例子中，其中的值是5081，经过这个地址，指针能够修改这个地址存储的数据。

咱们再来看看指针是如何用下标访问数据的：

在编译时，编译器知道指针的地址；在运行时，指针得到其值（也就是指针指向的地址），根据这个值，再偏移 i 个单位便可访问存储在第 i 个位置的数据。

看完数组和指针的访问方式，咱们再回头看看以前那个问题，看看那样写是否有问题：

1. 在文件2中，咱们声明 extern int *A ，所以编译器将其当作指针来处理。

2. 既然 A 是指针， A[i] 的访问方式应该和图C同样。首先获取 A 的地址，而后取值，最后偏移再取数组第 i 个元素的值。

3. 但咱们在文件1中定义的 A[100] 是数组，文件2中指针 A 的地址就应该是数组的起始地址。但编译器却将其存储的值做为了数据访问的起始地址。所以，这么作是严重错误的，极可能会产生严重的问题。

在后面的章节，做者还分了2章来详细讲解指针和数组，到时候咱们再来看指针和数组的更多细节。

第9章 再论数组

在第4章中，做者简单介绍了为何数组和指针是不同的。在这一章中，做者进一步比较了它们的区别，同时介绍了多维数组。

在《The C Programming Language》这本书中，做者说：

做为函数定义的形参时， char s[] 和 char *s 是同样的。

但不少人却忽略了条件，认为在任何状况下数组和指针都是同样的。在实际使用过程当中，有3种状况咱们能够大胆地在数组和指针中进行转换：

1. 数组名被编译器看成指向该数组第一个元素的指针。

2. 数组的下标就是指针的偏移量。

3. 在函数定义形参时，数组和指针是等效的。

对于第3种状况，之因此数组和指针是等效的，是由于无论形参是指针仍是数组，编译器都会将其转换为指向数组第一个元素的指针。为何要这样呢？由于在C中，实参传递给形参时，会复制一份实参，将复制后的数据传给形参。若是要对数组进行复制，这样会消耗大量的空间。为了节省空间，提升效率，编译器都会将数组或指针形式的形参按指针形式对待。所以，在这种状况下，指针和数组都是同样的。

指针和数组均可以利用下标的形式访问内存空间，但指针和数组是不同的。在实际使用中，咱们只须要记住两点：第一，数组名是指向数组第一个元素的指针；第二，数组和指针的定义必定要和声明一致。

还有一种状况要注意，由于数组名是不可修改的左值（在第4章中有介绍），即便数组名能够看做指针，咱们也不能直接给其赋值。但在函数中，经过参数的传递，咱们能够给其赋值:

void fun1(int arr[])
{
    arr[1] = 3;
    arr = array2;
}

vodi fun2()
{
    array1[10], array2[10];
    array1[0] = 3;
    array2[0] = 5;
    /* 编译错误！*/
    array1 = array2;
}

除了一维数组，C语言还支持多维数组（更确切地说是数组的数组）。书中给出了一个例子，并用一幅图来解释多维数组是如何存储的：

int array[2][4][5];

int (*a)[3][5] = array;          // 1)
int (*b)[5]    = array[i];       // 2)
int (*c)       = array[i][j];    // 3)
int d          = array[i][j][k]; // 4)

咱们来分析下这段代码，对于一维数组， int a[10]; int *p = a; 这种状况， a 是数组的首地址（也是第一个元素的地址），而且该数组元素类型是 int 。所以 p 的类型是 int * 。咱们回到多维数组，在 1) 中， array 是三维数组的首地址，若是咱们将其看做数组的数组，那么 array 实际上是一个元素为 int [3][6] ，容量为 2 的一维数组。所以类比一维数组，咱们该用 int (*a)[3][7] 这样的指针来指向 array 。同理， array[0] 和 array[1] 都是元素为一维数组的数组的首地址，所以咱们用 int (*b)[5] 来指向 array[i] 。

多维数组是比较难理解的，尤为是和指针， & , * 以及 malloc() 联系在一块儿时。不过对于通常的状况，按照上面的分析方法，将多维数组看成数组的数组来处理，会让问题变得简单一些。

第10章 再论指针

这一章承接上一章对数组的讨论，对于一个二维数组 A[m][n] ，编译器将经过如下方式访问元素 (i,j) :

*(*(A + i) + j)

咱们简单分析下， A 是二维数组名，也就是二维数组的首地址。其元素是一个一维数组，经过 *(A + i) 咱们访问其第 i 个元素，也就是一个一维数组。这个元素的值是该一维数组的首地址（也就是这个一维数组的“名字”），所以咱们经过给它一个 j 的偏移，即可以访问 (i,j) 这个元素了。

若是一个数组的元素是 char 类型的指针，而且每一个元素指向一个字符串，以达到相似二维数组的效果。那么这种类型的指针数组就被称为Iliffe向量。Iliffe主要有两个功能：

1. 存储长度不一的字符串

2. 向函数传递长度不一的字符串数组

对编译器而言，指针数组和二维数组均可以被解释成 *(*(A + i) + j) 这种形式，但其底层原理却彻底不一样，这和第4章的分析相似，这里我就不详细讲解了，直接把书上的图贴上来：

咱们先看二维数组：

咱们再看指针数组：

本章最后，做者分析了如何优雅地向函数传递数组。对于一维数组而言，咱们定义形参为指向数组第一个元素的指针，而对于传入数组的长度，咱们一般有两种方法：

1. 增长一个额外的参数

2. 将最后一个元素设置为特殊值

而对于二维数组而言，状况要复杂些，由于咱们要同时保证不能超越二维数组的行和列。书中给出了四种方法，同时指出最好的传递 A[i][j] 的方法是：

将 A[i][j] 改写成 A[i+1] 。 A[j] 使用上面介绍的方式限制长度， A[i+1] 用于表示二维数组的行结束了（ NULL 指针）。

指针和数组是C语言的难点也是重点，只有深刻理解了指针和数组的底层原理，咱们才能更好地使用它们。