Указатели и одномерные массивы

В языке C понятие массива тесно связано с понятием указателя. Действительно, как было описано выше, имя массива представляет собой адрес области памяти, распределенной под этот массив, или иными словами адрес первого элемента массива. Пусть описаны следующие данные:

int a[100], *pa;

и осуществлено присваивание:

pa = a;

Оно является корректным, поскольку имя a обозначает адрес первого элемента массива a и поэтому имеет тип указателя на int. После этого присваивания

pa[0] или *pa будет обозначать a[0];

pa[1] или *(pa+1) будет обозначать a[1];

pa[2] или *(pa+2) будет обозначать a[2] и т. д. И вообще обозначения вида *(pa+n) и pa[n] являются полностью эквивалентными. Точно также эквивалентны выражения *(a+i) и a[i].

На первый взгляд кажется, что массив и указатель полностью эквивалентны. Однако имеется два существенных отличия массива от указателя:

- массиву при описании выделяется память для хранения всех его элементов, а указателю только для хранения адреса;

- адрес массива навсегда закреплен за именем, то есть имя массива является адресной константой и выражение вида a = pa недопустимо.

Результат прибавления к указателю или вычитания из него целочисленной величины является указателем того же типа, значение которого отличается от значения исходного указателя на число байт, определяемое произведением целочисленной величины на размер данного, которое адресует указатель. Например, если имеются описания

int A[20], *pA = A;

double B[20], *pB = B;

то указатель (pA+3) будет иметь значение на 6 байт больше, чем pA, и будет адресовать элемент A[3] массива A. Указатель (pB+3) будет иметь значение на 24 байта больше, чем pB, и будет адресовать элемент B[3] массива B. С указателями типа void подобные операции выполнены быть не могут, поскольку компилятор не знает размера адресуемого данного.

Для указателей определены операции увеличения и уменьшения на целочисленную величину, как альтернативная форма записи выражений

pA = pA + i; эквивалентно pA += i;

pA = pA - i; эквивалентно pA -= i;

pA = pA + 1; эквивалентно pA++; или ++pA;

pA = pA - 1; эквивалентно pA--; или --pA; При этом, работа префиксных и постфиксных операций ++ и -- совпадает с их работой для арифметических данных.

Указатели допускается использовать в операциях сравнения. При этом всегда возможно сравнение указателя с нулем и сравнение двух однотипных указателей. Однако правильность результата последнего сравнения для 16-ти разрядного режима работы IBM PC гарантируется только в том случае, если сравниваемые указатели являются указателями на элементы одного и того же массива данных или если они предварительно подвергаются нормализации (см. ниже).

Разность двух однотипных указателей представляет собой целочисленную величину равную количеству элементов данных (не байт) между соответствующими адресами памяти. Правильность результата этой операции для 16-ти разрядного режима работы IBM PC тоже гарантируется только в том случае, если указатели имеют значение адресов элементов одного и того же массива данных или если они предварительно подвергаются нормализации (см. ниже).

В следующем фрагменте программы иллюстрируется использование вышеописанных операций

double A[100], *pA, *pA100;

int i;

/* Заполняем массив A. Работаем с массивом */

for (i=0; i<100; i++) A[i]=0;

/* Заполняем массив A. Работаем с указателями */

for (pA=A, pA100=pA+100; pA<pA100; pA++) *pA=11.9;

Последний вариант заполнения массива может оказаться более эффективным.