c - 数组符号与指针符号C

Question

使用指针表示法比数组表示法有什么好处吗？我意识到，在某些特殊情况下，指针表示法更好，但在我看来，数组表示法更清晰。我的教授告诉我们，他更喜欢指针符号“因为它是C”，但这不是他将要标记的东西。我知道，将字符串声明为字符数组和将指针声明为字符串是有区别的——我只是在一般情况下在数组中循环。

Answer 1

如果您编写一个简单的循环，那么数组和指针窗体通常都编译成相同的机器代码。
特别是非常量循环退出条件存在差异，但只有当您试图优化特定编译器和体系结构的循环时才有意义。
那么，我们考虑一个依赖于两者的现实世界的例子怎么样？
这些类型实现动态确定大小的双精度浮点矩阵，并具有单独的引用计数数据存储：

struct owner {
    long          refcount;
    size_t        size;
    double        data[];    /* C99 flexible array member */
};

struct matrix {
    long          rows;
    long          cols;
    long          rowstep;
    long          colstep;
    double       *origin;
    struct owner *owner;
};

其思想是，当需要矩阵时，可以使用struct matrix类型的局部变量来描述它。在C99灵活数组成员中，所有引用的数据都存储在动态分配的struct owner结构中。在您不再需要矩阵之后，必须显式地“删除”它。这允许多个矩阵引用同一数据：您甚至可以有单独的行、列或对角线向量，对其中一个的任何更改都会立即反映在所有其他向量中（因为它们引用相同的数据值）。
当一个矩阵与数据相关时，通过创建一个空矩阵，或者通过引用另一个矩阵所引用的现有数据，就可以增加所有者结构。每当删除矩阵时，引用的所有者结构refcount都会减少。当refcount降至零时，所有者结构将被释放。这意味着您只需要记住“删除”您使用的每个矩阵，并且所引用的数据将被正确地管理并尽快发布（不需要），但决不能太早。
这一切都假设一个单线程进程；多线程处理相当复杂。
要访问矩阵struct matrix m、行r、列c中的元素，假设0 <= r < m.rows和0 <= c < m.cols，可以使用m.origin[r*m.rowstep + c*m.colstep]。
如果您想转置矩阵，只需交换m.rows和m.cols，以及m.rowstep和m.colstep。所有这些变化，就是数据（存储在所有者结构中）的读取顺序。
（注意origin指向矩阵中第0行第0列处出现的双精度值，rowstep和colstep可以为负。这允许对原本单调的常规数据（如镜子和对角线等）进行各种奇怪的“查看”。）
如果我们没有C99灵活数组成员——比如，我们只有指针，而根本没有数组符号——所有者结构data成员必须是指针。这将意味着在硬件级别上有一个额外的重定向（将数据访问速度减慢一点）。我们要么需要分别分配data所指向的内存，要么使用技巧指向所有者结构本身后面的地址，但要适当地对齐成double。
多维数组确实有它们的用途——基本上，当所有维度的尺寸（或者所有维度都是一维的）已知时，编译器可以很好地处理索引，但并不意味着它们总是比使用指针的方法更容易。例如，在上述矩阵结构的情况下，我们总是可以定义一些辅助预处理器宏，比如

#define MATRIXELEM(m, r, c)  ((m).origin[(r)*(m).rowstep + (c)*(m).colstep])

不可否认，它的缺点是对第一个参数m求值三次。（这意味着MATRIXELEM(m++,0,0)实际上会尝试增加m三次。）在这种特殊情况下，m通常是struct matrix类型的局部变量，这会尽量减少意外。一个人可以有。

struct matrix m1, m2;

/* Stuff that initializes m1 and m2, and makes sure they point
   to valid matrix data */

MATRIXELEM(m1, 0, 0) = MATRIXELEM(m2, 0, 0);

这些宏中的“extra”括号确保如果使用计算（例如i + 4*j作为行），索引计算是正确的（(i + 4*j)*m.rowstep而不是i + 4*j*m.rowstep）。在预处理器宏中，这些括号根本不是“额外的”。除了确保正确的计算，使用“额外”括号还可以告诉其他程序员，宏编写器在避免此类与算术相关的错误时非常小心。（我认为把括号放在那里是“好形式”，即使在语法不明确不需要括号的情况下，如果它向阅读代码的其他开发人员传达了这种“保证”。）
在所有这些文字之后，这引出了我最重要的一点：有些东西比指针符号更容易被我们人类程序员表达和理解，反之亦然。"Foo"[1]相当明显等于'o'，而*("Foo"+1)则不那么明显。（同样，两者都不是1["foo"]，但您可以将此归咎于c标准化人员。）
根据上面的例子，我认为这两个符号是互补的；它们确实有很大的重叠，特别是在简单的循环中——在这种情况下，只选择一个是可以的——但是能够利用这两个符号并选择一个并不是基于一个人的熟练程度，而是基于一个人对什么是最有意义的WRT的看法。可读性和可维护性，在我看来，对任何C程序员来说都是一项重要的技能。