C 中的堆栈指针与堆指针

Question

我目前正在学习 C，我对内存布局和指针感到困惑。

在下面的代码中，我的理解是数组分配在栈上。

#include <stdio.h>

int main () {
   int x[4];
   x[0] = 3; x[1] = 2; x[2] = 1;
   printf("%p\n",x);
   printf("%p\n", &x);
}

我的问题是，为什么两次打印调用输出相同的值？

我使用 malloc（在堆上分配）尝试了类似的片段，但值不同。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main () {
   int *x = malloc(sizeof(int) * 4);
   x[0] = 3; x[1] = 2; x[2] = 1;
   printf("%p\n",x);
   printf("%p\n", &x);
}

Answer 1

原因是，与您可能被教导的不同，数组不是指针。 C 中的数组在某些情况下会退化为指针¹。当您将数组传递给函数时，它会衰减为指向第一个元素的指针。该元素的地址与整个数组的地址相同（地址始终指向对象的第一个字节）。

你从malloc得到的不是一个数组，而是一块内存的地址。您将地址分配给指针。但是指针和块是独立的实体。所以打印指针的值，而不是它的地址，会产生不同的结果。

(1) Decay 是一种隐式类型转换的奇特术语。当数组表达式用在 大多数 处时（例如作为参数传递给需要指针的函数），它会自动变成指向其第一个元素的指针。 "decay" 是因为您丢失了类型信息，即数组大小。

Answer 2

您的两个打印调用打印相同的值，因为一个尝试打印数组，该数组衰减为指向数组的指针，而另一个打印数组的地址。指向数组的指针包含数组的地址，因此它们是相同的值。

第二种情况，一个打印x的值，另一个打印x的地址。由于 x 是指向您分配的内存块的指针，因此它们必须是不同的值。

所以在第一种情况下，您所拥有的只是一个数组 (x)。在第二种情况下，您有一个分配的内存块（未命名）和一个指向该分配块的指针（x）。

Answer 3

令人惊讶的是，人们确实可以获取整个数组的地址，部分原因是人们不需要经常这样做。数组在某种意义上是一个单一的对象，它有一个地址，即它的第一个字节的地址。与所有对象一样，地址是通过地址运算符 &.

获得的

数组的第一个元素（就像它的所有元素一样）也有一个地址，这是它的第一个字节的地址。当它作为参数传递给函数时，指向其第一个元素的指针是数组类型"adjusted"。

这两个字节是相同的，并且具有相同的地址。但是它们有不同的类型，如果你给它们加1并再次打印它们就很明显了。

相比之下，指针 y 是它自己的独特对象（大小可能为 4 或 8 个字节；足以在其中存储地址）。像任何对象一样，它有一个可以使用 & 运算符获得的地址。可能令人困惑的是，它还包含一个地址，在本例中是数组第一个字节的地址。这两者当然不相等：指针对象驻留在与数组不同的位置（即在堆栈上紧挨着它，即使 Olaf 不喜欢那样）。

小提示：您使用 %p 打印指针，这很好。如果你这样做，你应该严格地说将你打印的指针转换为空指针：printf("%p\n", (void *)x);。

C 中的堆栈指针与堆指针

Stack vs. heap pointers in C

c

malloc

pointers

heap-memory

stack-memory