C++ 指针与数组：深度掌握两者关系

C++ 指针与数组

本教程通过实例详解指针与数组的内在联系，包括指针算术、数组名退化、多维数组指针等核心知识点。

C++ 指针不仅能存储单个变量地址，也能存储数组元素地址。例如：

int *ptr;
int arr[5];
ptr = arr;  // 将数组首元素地址赋给指针

此处 ptr = arr; 等价于 ptr = &arr[0];。数组名 arr 在大多数上下文中会退化为指向首元素的指针。

其余元素地址分别为 &arr[1]、&arr[2]、&arr[3]、&arr[4]。

指向任意数组元素

若 ptr 指向首元素，则 ptr + 3 指向第 4 个元素：

int *ptr;
int arr[5];
ptr = arr;
ptr + 1 等价于 &arr[1];
ptr + 2 等价于 &arr[2];
ptr + 3 等价于 &arr[3];
ptr + 4 等价于 &arr[4];

同样可通过解引用访问元素：

*ptr        == arr[0];
*(ptr + 1)  == arr[1];
*(ptr + 2)  == arr[2];
*(ptr + 3)  == arr[3];
*(ptr + 4)  == arr[4];

若初始化 ptr = &arr[2];，则：

ptr - 2 == &arr[0];
ptr - 1 == &arr[1];
ptr + 1 == &arr[3];
ptr + 2 == &arr[4];

注意： ptr 与 ptr + 1 地址差为 4 字节，因 int 在 64 位系统占 4 字节。若指针指向 char，则差值为 1 字节。

示例 1：指针与数组地址对比

// 显示数组各元素地址：数组下标 vs 指针算术
#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    float arr[3];
    float *ptr;

    cout << "Displaying address using arrays:" << endl;
    for (int i = 0; i < 3; ++i) {
        cout << "&arr[" << i << "] = " << &arr[i] << endl;
    }

    ptr = arr;  // ptr = &arr[0]
    cout << "\nDisplaying address using pointers:" << endl;
    for (int i = 0; i < 3; ++i) {
        cout << "ptr + " << i << " = " << ptr + i << endl;
    }
    return 0;
}

输出

Displaying address using arrays:
&arr[0] = 0x61fef0
&arr[1] = 0x61fef4
&arr[2] = 0x61fef8
Displaying address using pointers:
ptr + 0 = 0x61fef0
ptr + 1 = 0x61fef4
ptr + 2 = 0x61fef8

程序先用下标打印地址，再用指针算术打印，结果完全一致。

在大多数上下文中，数组名会退化为指针。这正是我们能用指针访问数组元素的原因。但指针与数组并不相同——数组名不是可修改的左值，且 sizeof(arr) 返回整个数组大小而非指针大小。

数组名不退化为指针的情况请参考：When does array name not decay into a pointer?

示例 2：直接用数组名作为指针

// 使用指针记法输入/输出数组元素
#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    float arr[5];
    cout << "Enter 5 numbers: ";
    for (int i = 0; i < 5; ++i) {
        cin >> *(arr + i);  // 等价于 cin >> arr[i];
    }

    cout << "Displaying data:" << endl;
    for (int i = 0; i < 5; ++i) {
        cout << *(arr + i) << endl;  // 等价于 cout << arr[i];
    }
    return 0;
}

输出

Enter 5 numbers: 2.5 3.5 4.5 5 2
Displaying data:
2.5
3.5
4.5
5
2

此处未单独声明指针变量，直接用数组名 arr 进行指针运算。数组名指向首元素，可视为常量指针（不可修改指向）。