为什么在 C 中不允许这种指针算术？ [复制]答案

【问题标题】：Why isn't this pointer arithmetic allowed in C? [duplicate]为什么在 C 中不允许这种指针算术？ [复制]
【发布时间】：2016-12-15 00:10:12
【问题描述】：

char arr[] = "Hello";
arr = arr + 1;  // error occurs

据我所知，具有数组类型的表达式被转换为指向数组初始元素的指针类型。因此，我希望arr = arr + 1（指向数组的第一个元素（arr）的指针成为指向数组的第二个元素的指针）能够工作。为什么这在 C 中不起作用？

【问题讨论】：

因为谁教你的比数组和指针完全一样，过于简单化到了错误的地步。
类似于stackoverflow.com/questions/2351544/…的东西
为什么我不能int i; &i = &i + 1;？ &i 是一个指针，对吧？
指针算法没问题；问题在于作业。
@MooingDuck 我确实意识到右侧发生了什么，但这不是 OP 的问题。问题在左边。数组不可赋值。因此，只要问题出在数组本身，就没有理由在这里谈论指针。即使 Array 名称是一个 Pointer，这并不意味着应该谈论这部分。下面的答案涵盖了所有这些。

标签： c arrays pointers

【解决方案1】：

arr + 1 确实是指向数组第二个元素的指针（即&arr[1]）。

但是，这并不意味着您可以以某种方式将该指针值写回arr。你不能这样做至少有两个原因。

首先，arr 是char 元素的数组，而不是指针。这里有一个明显的类型不匹配。

其次，作为一个数组，arr 一个 不可修改 左值。你不能改变arr 本身，你只能改变它的元素（这个区别有点难以理解，但它就在那里）。

最后，如果我们忽略更深层次的复杂性并专注于在顶层正式发生的事情，由于 array type decay 你的表达相当于

(char *) arr = (char *) arr + 1;

赋值是不可能的，因为左边是 [隐式] 类型转换的结果。在 C 类型转换中总是产生右值。您不能分配给右值。

换句话说，这里不允许的不是“指针算术”。指针算法很好。正是你对导致错误的指针算法的结果所做的事情。

【讨论】：

那么这里可以说arr是一个常量数组变量吗？
@AbdulGafoor：最好不要，因为在 C 的上下文中说“常量数组变量”听起来像是 const char [6]，而实际上它是 char [6]。不是数组是不变的，而是任何类型的数组变量都不能赋值。
@AbdulGafoor 你可以说arr 是一个“不可修改的左值”。获得您想要的效果的唯一方法是例如char arr[] = "Hello"; char *ptr = arr; ptr = ptr + 1; 并与 ptr 合作。
@AbdulGafoor 你唯一应该知道的是 arr 是一个数组而不是一个指针，而且数组是不可分配的
所以修改arr是左值错误。

【解决方案2】：

数组是不可修改的左值。它们不能是赋值运算符的左操作数。

C11-§6.3.2.1：

可修改的左值是一个左值没有数组类型，没有不完整的类型，[...]

§6.5.16/2：

赋值运算符应该有一个可修改的左值作为其左操作数。

在声明中

arr = arr + 1;

arr 是= 运算符的左操作数，是数组类型。无法修改。
因此，语法错误的原因不是指针算法，而是语言对赋值运算符的约束。

请注意，在某些情况下，数组会衰减为指向其第一个元素的指针，尽管指针和数组是不同的类型。 数组不是指针。只有指针算法和数组索引是等价的。例如

char *ptr = &arr[0] + 1 => &(*(arr + 0)) + 1 => &(*arr) + 1 => arr + 1 // * and & nullify each other

【讨论】：

您甚至可以称其为“数组索引语法”：它将数组衰减为一个指针，然后对其进行索引。

【解决方案3】：

这是因为数组类似于指针，只是它们不能被修改。但是，您可以修改指向数组的指针。对于上面的例子，你可以这样做：

char arr[]="Hello";
char *ptr=arr;
ptr=ptr+1;

最初，指针ptr 将指向数组的第一个字符，即'H'，修改值后，它将指向第二个字符，即'e'。您还可以执行以下操作：

char arr[]="Hello";
char *ptr=arr;
ptr=arr+1;

两者产生相同的效果，这表明arr+1 确实是指针运算。但是你不能修改arr 的值，因为它的类型是字符数组，而不是指向字符数组的指针。

【讨论】：

【解决方案4】：

据我所知，具有数组类型的表达式被转换为指向数组初始元素的指针类型。

在大多数情况下都是如此。在以下情况下不正确：

使用 addressof 运算符 (&arr) 时。 &arr 的类型是 char (*)[6]。不是char**。
使用 sizeof 运算符时。 sizeof(arr) 是 6。如果它是一个指针，它将是一个指针的大小（在大多数常见平台上为 4 或 8）。
用作赋值运算符的 LHS 时。数组类型的变量是不可修改的。

因此，我希望arr = arr + 1（指向数组的第一个元素（arr）的指针变成指向数组的第二个元素的指针）能够工作。为什么这在 C 中不起作用？

表达式的 RHS 计算为指向 arr 的第二个元素的指针。但是，由于上述（3），该行不起作用。 arr 不是可修改的值。它不能用作赋值运算符的 LHS。

【讨论】：

【解决方案5】：

char[] 不是指针，而char* 是指针。这可行，但它是错误的解决方案：

int main()
{
    char *arr = "Hello";
    arr = arr + 1;  // Wrong!
    printf("%s\n", arr); // Output: ello
}

如果arr 使用malloc 进行堆分配，如果free 内存从arr+1 而不是arr 开始，则可能会发生内存泄漏。

但是你可以这样做：

int main()
{
    char arr[] = "Hello";
    char *wordFromSecondLetter = &arr[0] + 1;
    printf("%s\n", wordFromSecondLetter); // Output: ello
}

或者像这样

int main()
{
    char arr[] = "Hello";
    printf("%s\n", &arr[1]); // Output: ello
}

【讨论】：

【解决方案6】：

因为arr 不是指针而是字符数组。您可以通过检查sizeof arr 来验证这一点。要获取指向 char 的指针，您应该使用 char *arr = "Hello";。

指针和数组最大的区别在于，可以直接给指针赋值，但不能对数组这样做。

事实上，当你写arr + 1，arr“衰减”指向它的第一个元素的指针，也就是arr == &arr[0]。所以arr + 1是合法的指针运算，但是将其值赋予arr，这是一个数组，是非法的。

【讨论】：