c - 为什么 *num 不显示第零个元素值？

Question

在此代码中:

#include<stdio.h>
  int main()
  {
    int num[2] = {20, 30};
    printf("%d", num);
    printf("%d", &num[0]);
    return 0;
  }

据我所知，两个printf语句都会打印num中第一个元素的地址，因为在第一个语句中，num是一个指向int的指针.

但是如果 num 是一个指针，那么它也应该有任何地址，但在打印其地址时(使用 printf("%d", &num))，它是显示第一个元素的地址。

在二维数组中，整个事情也变得困惑:

#include<stdio.h>
int main(void)
{
    int num[ ] [2]={20,30,40,50};
    printf("%d",*num);
    return 0;
}

该程序正在打印第零个元素的地址，即num[0][0]的地址。但它为什么要这样做呢？为什么它不打印存储在其中的值，因为它们都有相同的地址(num,num[0] 和 num[0][0])？

Answer 1

要事第一；数组变量不是指针；它们不存储任何东西的地址。

对于诸如这样的声明

T a[N];

内存将布局为

         +---+
   a[0]: |   |
         +---+
   a[1]: |   |
         +---+
          ...
         +---+
 a[N-1]: |   |
         +---+

对于 2D MxN 数组，它看起来像

              +---+
     a[0][0]: |   |
              +---+
     a[0][1]: |   |
              +---+
               ...
              +---+
   a[0][N-1]: |   |
              +---+
     a[1][0]: |   |
              +---+
     a[1][1]: |   |
              +---+
               ...
              +---+
 a[M-1][N-1]: |   |
              +---+

对于 3D 和更高维的数组，该模式应该是明显的。

如您所见，没有为包含第一个元素的地址的单独变量a预留存储空间；相反，C 语言中有一条规则，类型为“T 的 N 元素数组”的表达式将被转换(“衰变”) ") 到“指向 T”类型的表达式，表达式的值将是数组第一个元素的地址，除非当数组表达式为以下之一:

• sizeof 运算符的操作数
• 一元 & 运算符的操作数
• _Alignof 运算符的操作数(C99 及更高版本)
• 用于在声明中初始化数组的字符串文字

因此给出声明

T a[N];

以下所有内容均正确:

Expression         Type        Decays to         Value
----------         ----        ---------         -----
         a         T [N]       T *               address of first element, &a[0]
        *a         T           n/a               value stored in first element
        &a         T (*)[N]    n/a               address of the array, which is 
                                                   the same as the address of the
                                                   first element of the array
      a[i]         T           n/a               value stored in the i'th element
     &a[i]         T *         n/a               address of the i'th element
  sizeof a         size_t      n/a               total number of bytes used by the
                                                   array
 sizeof *a         size_t      n/a               total number of bytes used by the
                                                   first element of the array
 sizeof &a         size_t      n/a               total number of bytes used by a 
                                                   pointer to the array 

表达式a的类型为“T的N元素数组”；它不是一元 & 或 sizeof 运算符的操作数，因此它被转换为指向数组第一个元素的指针，amd 它的值是该元素的地址元素。

表达式&a的类型为“指向T的N元素数组的指针”；由于 a 是一元 & 运算符的操作数，因此不应用上面的转换规则(这就是表达式具有类型 T (*)[N ] 而不是 T **)。但是，由于数组的地址与数组第一个元素的地址相同，因此它产生与表达式 a 相同的值。

表达式&a[0]的类型为“指向T的指针”，并显式指向数组的第一个元素。同样，该值将与前两个表达式相同。

对于二维数组

T a[M][N];

以下所有内容均正确:

Expression         Type        Decays to         Value
----------         ----        ---------         -----
         a         T [M][N]    T (*)[N]          address of first subarray, a[0]
        *a         T [N]       T *               address pf first subarray, a[0]
        &a         T (*)[M][N] n/a               address of the array, which is 
                                                   the same as the address of the
                                                   first subarray, which is the same
                                                   as the address of the first element
                                                   of the first subarray.
      a[i]         T [N]       T *               address of first element of i'th
                                                   subarray
     *a[i]         T           n/a               value of first element of i'th subarray
     &a[i]         T (*)[N]    n/a               address of the i'th subarray
  sizeof a         size_t      n/a               total number of bytes used by the
                                                   array
 sizeof *a         size_t      n/a               total number of bytes used by the
                                                   first subarray
 sizeof &a         size_t      n/a               total number of bytes used by a 
                                                   pointer to the array 

最后一点:要打印指针值，请使用 %p 转换说明符并将参数强制转换为 (void *) (这几乎是唯一一次将指针显式转换为 void * 被认为是正确的):

printf( "   &a yields %p\n", (void *) &a );
printf( "    a yields %p\n", (void *) a );
printf( "&a[0] yields %p\n", (void *) &a[0] );

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回答评论中的问题:

num,num[] and num[][] are all different thing. There types are different.Here num decays and became pointer to a pointer and num[] decays and became pointer to int and num[][] is a int. Right?

不完全是。

假设声明如下

int arr[10][10];

然后表达式arr将衰减为类型int (*)[10](指向int的10个元素数组的指针)，不是 int ** ；再次引用上表。否则你是对的； arr[i] 将衰减为 int * 类型，并且 arr[i][j] 将具有 int 类型>。

“T 的 N 元素数组”类型的表达式衰减为“指向 T 的指针”类型；如果 T 是数组类型，则结果是“指向数组的指针”，而不是“指向指针的指针”。