数组的元素是否连续保存在内存中？

Question

我正在学习编程范式教程并进行一些与内存相关的练习。我刚刚提取了两个问题（请忘记代码的样子，对不起，这是错误的代码，但我只想从中学习指针的东西）。原始代码使 lsearch 尽可能通用，因此它使用所有指针。

1. 我有一个关于访问数组元素的问题：

   当我们访问数组a[]的第四个元素时，我们使用*(a+3)； 当我们访问字符串数组char * names[] 的第三个元素时，我们使用*(char**)((char*)names+sizeof(char*)*2)。 我们是否假设数组的元素是连续保存在内存中的？

2. 关于访问字符串数组元素的问题2：为什么我们需要在names（基地址）前面添加(char*)，我尝试不添加(char*)并且代码因分段错误而崩溃错误。我打印了(char*)的大小，是8，而sizeof(names)是32。这里为什么需要(char*)？我真的认为地址是 32 位，如果我们将其转换为 8 位，计算机应该很难找到它指向的元素。 谢谢你

#include<iostream>
#include<string>
#include<typeinfo>
int main()
{
        int a[5] = {1,2,3,4,5};
        std::cout << *(a+3) << std::endl;


        char* names[4] = {"James", "Dustin", "Rich", "Ed"};
        std::cout << *(char**)((char*)names+2*sizeof(char*)) << std::endl;
        //std::cout << sizeof(names) << " " << sizeof(char*) << std::endl;
}

这是来自 stanford 107 的原始代码。

#include<iostream>
#include<string.h>
#include<stdio.h>
using namespace std;

int StrCmp(void* vp1, void* vp2)
{
        char *s1 = *(char**)vp1;
        char *s2 = *(char**)vp2;
        if(strcmp(s1,s2)==0){
                return 0;
        }
        return 1;
}

char ** lsearch(void *key, void* base, int size, int elemSize, int (*cmpFn)(void *, void *))
{
        for(int i=0; i<size; ++i){
                char* addr = (char*) base + elemSize *i;
                if (cmpFn(key, addr)==0) return (char**)addr;
        }
        return NULL;
}

int main()
{
        char *notes[] = {"Ab", "F#", "B", "Gb", "D"};
        char* favorStr = "F#";
        char ** found = lsearch(&favorStr,notes,5,sizeof(char*),StrCmp);
        if(found!=NULL) cout << *(char**)found << endl;
        else cout << "not found" << endl;
}

Answer 1

根据 C++ 标准（8.3.4 数组）

1...数组类型的对象包含一个连续分配的非空集 T 类型的 N 个子对象。

从您的帖子中应用到数组定义，这意味着只有四个指向字符串文字的指针（数组的元素）被分配在连续的内存范围内。此内存范围不包括字符串文字本身。

在 C++ 中，字符串文字具有常量字符数组的类型。当它们被用作这样的初始化器时

char* names[4] = {"James", "Dustin", "Rich", "Ed"};

然后它们被隐式转换为指向数组第一个元素的const char * 类型的指针。

所以最好像这样定义数组

const char* names[4] = {"James", "Dustin", "Rich", "Ed"};

如果你想输出数组的第三个元素（考虑到它是一个指针）那么你必须写

std::cout << ( const void * ) ( names + 2 ) << std::endl;

如果你想输出这个元素指向的字符串字面量，你应该简单地写

std::cout << *( names + 2 ) << std::endl;

至于表达

*(char**)((char*)names+2*sizeof(char*)) 

然后子表达式(char*)names 重新解释char *[4] like an array pf typechar [4 * sizeof( char * )] 类型的数组。所以表达

(char*)names+2*sizeof(char*)

产生与表达式相同的值

( names + 2 )

举例说明

std::cout << ( const void * )( names + 2 ) << std::endl;

和

std::cout << ( void * )( (char*)names + 2*sizeof(char*) ) << std::endl;

将产生相同的输出

我认为如果运行这个演示程序会更清楚

#include <iostream>

int main() 
{
    const char* names[4] = {"James", "Dustin", "Rich", "Ed"};

    for ( size_t i = 0; i < 4; i++ ) 
    {        
        std::cout << ( const void * )( names + i ) << std::endl;
    }

    std::cout << std::endl;

    for ( size_t i = 0; i < 4; i++ ) 
    {        
        std::cout << ( const void * )*( names + i ) << std::endl;
    }

    std::cout << std::endl;

    for ( size_t i = 0; i < 4; i++ ) 
    {        
        std::cout << ( const void * )( ( char * )names + i * sizeof( char * ) ) << std::endl;
    }

    std::cout << std::endl;

    for ( size_t i = 0; i < 4; i++ ) 
    {        
        std::cout << ( const void * )*( ( const char ** )( ( const char * )names + i * sizeof( char * ) ) ) << std::endl;
    }

    std::cout << std::endl;
}

程序输出可能看起来像

0x7fffc0f639f0
0x7fffc0f639f8
0x7fffc0f63a00
0x7fffc0f63a08

0x40d884
0x40d88a
0x40d891
0x40d896

0x7fffc0f639f0
0x7fffc0f639f8
0x7fffc0f63a00
0x7fffc0f63a08

0x40d884
0x40d88a
0x40d891
0x40d896

在此程序中，表达式( names + 0 )、( names + 1 )、( names + 2 )、( names + 3 ) 是索引为0, 1, 2, 3 的数组名称对应元素的地址。 表达式*( names + 0 )、*( names + 1 )、*( names + 2 )、*( names + 3 ) 是存储在此元素中的值。

表达式( char * )names + i * sizeof( char * ) 其中i 在0-3 范围内 是数组元素的相同地址。和表达式 *( ( const char ** )( ( const char * )names + i * sizeof( char * ) ) ) 给出数组元素的相同值。