C语言基本功修炼秘籍第4节，为什么有人说“C语言数组和指针是等价的”？

有读者问我：在C语言代码源文件里定义 char a[6]，然后又在别的源文件里做了如下声明 extern char * a，为什么 extern 的 a 无法正常使用呢？

这是当然的了。在一个C语言代码源文件里定义字符数组，又在别的源文件里声明字符指针，显然是两码事。extern char * a 并不是声明数组，所以无法和预期的实际定义 char a[6] 匹配，自然不可以正常使用。正确的做法可以是 extern char a[]。

读者仍然有疑惑，“但是我听说 char a[] 和 char * a 是等价的啊。”

其实并不等价，估计这位读者听说的“等价”概念与C语言函数的形参有关。即使某些时候，数组和指针的特性看起来很相似，用起来也大同小异，但是数组怎么可能和指针是等价的呢？

在C语言程序中，char a[6] 这种定义方式是向系统申请 6 个字节的内存空间，并且使用符号 'a' 管理它，也即符号 a 所在位置可以存放 6 个字节的数据。而 char* p 这种定义方式则是申请了一个变量空间，该变量空间存放一个名字为“p”的指针。指针 p 可以指向任意地址。

例如，下面这两行C语言代码：

char a[] = "hello";
char *p = "world";

在内存中可以对应下面这张图，请看：

显然，C语言程序中的数组和指针是有所区别的，它们并不完全等价。

客观看待C语言中“指针和数组等价”这句话

从上面的实例可以看出，这句话并不严谨，甚至是错误的。C语言初学者其实误解了这句话的真正含义，如果非要说数组和指针是“等价的”，那也不是说数组和指针完全一样，可以相互替换，而是说数组和指针在使用上有些相似。事实上，指针可以相当方便的访问数组，甚至被当作数组一样使用。

例如下面这段C语言代码：

char a[] = "hello world";
char *p = a;

p[0] = 'H'; /** 像数组一样使用指针 */
char c = p[3];  /** 像数组一样读 */

在C语言程序中，当某个表达式语句中出现数组时，编译器都会隐式的生成指向数组第一个元素的指针，类似于程序员显式的指定 &a[0] 一样。

当然，数组名作为操作数时除外，例如 &a，sizeof(a) 等。

所以虽然严格来说，C语言中的指针和数组是两个概念，但是它俩的关系确实又比较暧昧。编译器在处理数组 a[i] 时，数组名 a 常常会退化成指针。如果将 a 赋值给指针 p：p = a，那么 p[i] 和 a[i] 其实是同一块内存区域。

正是因为C语言程序中的数组和指针有如此“暧昧”的关系，函数的参数才完全可以使用指针形参，接收数组实参。

C语言函数的指针和数组参数

由于C语言程序中的数组常会退化成指针，所以数组其实从来都不会传递给函数。但是为了便于理解，读者依然可以假装函数接收到了数组作为参数，例如下面这段C语言代码：

void f(char a[])
{
    ... 
}

从字面上来看，上面这段C语言代码对函数 f 的声明其实是没有用的，编译器会反过来假装你写了一个指针参数的函数，相关C语言代码如下：

void f(char *a)
{
...
}

如果函数 f 内部在使用 a 时，将其当做普通的数组来使用，或者 f 本身就是用于处理数组的函数，那么称函数 f “接收数组做参数”也并没有什么大错。

事实上，下面这段简短的C语言代码可以说明函数 f 实际上接收的并不是数组：

char a[10];

void f(char a[10])
{
    int size = sizeof(a);
    ...
}

f(a);

上述C语言代码函数 f() 中的 size 并不会等于 10，而是等于指针的宽度（在大多64位机器上等于8，在大多数32机器上等于4），这其实从侧面说明了即使在定义函数时，写成 f(char a[10]) 的数组参数形式，并且传递给它的的确是一个数组，编译器在函数内部也不会把 a 当作一个真正的数组处理，所以实际上，函数 f() 接收的仍然是一个指针。

本节主要讨论了C语言程序中指针与数组的关系，可见“数组和指针是等价的”这句话并不准确。但是不可否认的是，C语言中数组和指针有时又的确关系“暧昧”，这一点从本文后面的两个例子可以看出。初学者看到这里可能会感到C语言扑朔迷离，但其实不用纠结“数组和指针是等价的”究竟对不对，只要明白C语言程序是如何传递和解释数据的就可以了，毕竟这才是一切的最终落脚点。