16 混淆指针与数组的问题

下面的程序输出什么？

//define.c
#include <stdio.h>
char g_name[] = "Hello World!";
void define_print(){
    printf("define_print():%s\n",g_name);
}

//main.c
#include <stdio.h>
extern char* g_name;
int main(){
    define_print();
    printf("main():%s\n",g_name);
    return 0;
}

实例分析：指针==数组？

//define.c
#include <stdio.h>

char g_name[] = "Hello World!";

void define_print()
{
    printf("define_print() : %s\n", g_name);
}

//main.c
#include <stdio.h>

extern char* g_name;

int main()
{
    define_print();
    
    printf("main() : %s\n", g_name);
    
    return 0;
}

再论指针和数组

• 指针

  • 本质为变量，保存的目标值为内存地址
  • 指针运算与*操作符配合使用能够模拟数组行为

• 数组

  • 数组是一段连续的存储空间
  • 数组名可看做指向数组第一个元素的常量指针

• 在C语言层面中的等价关系

  int a[3] = {0};
  int *p = a;
  p[0] = 1;	//a[0]=1
  p[1] = 2;	//a[1]=2
  a[2] = 3;	//p[2]=3

• 问题

  在二进制层面，指针和数组是否等价？

编程实验：数组与指针深度分析

#include <stdio.h>

int test()
{
    int a[3] = {0};
    int* p = a;
    
    p[0] = 1;  // a[0] = 1
    p[1] = 2;  // a[1] = 2
    
    a[2] = 3;  // p[2] = 3
}

int main()
{
    test();

    return 0;
}

• 结论

  • 指针与数组在二进制层面的操作完全不同
  • 指针操作：先寻址，再对地址单元进行操作
  • 数组操作：直接针对地址单元进行操作

• C/C++编译器的天生缺陷

  • 由4个子部件组成(预处理器，编译器，汇编器，链接器)
  • 每个子部件独立工作，相互之间没有通信
  • 语法规范只在编译阶段有效(如：类型约束，保护成员)
  • 编译器部件对各个源文件进行独立编译(认为源文件相互独立)

• 问题本质

  

编程实验：本质分析

• 解决方案
  • 尽可能不使用跨文件的全局变量(非static全局变量)
  • 当必须使用时，在统一固定的头文件中声明(global.h)
  • 使用跨文件全局变量的源文件直接包含global.h
  • 定义跨文件全局变量的源文件也需要包含global.h
• 小贴士:声明和定义不同
  • 声明只是告诉编译器，目标存在，可使用
  • 定义实际为目标分配内存(变量)或确定执行流(函数)
  • 理论上，任何目标都需要先声明，再使用
  • C/C++语言允许声明与定义的统一

编程实验：解决方案

小结

• C/C++语言中的指针与数组在部分情况下可等价
• 指针与数组在二进制层面的操作完全不同
• C/C++编译器忽略了源码间的依赖关系
• 在统一固定的头文件中声明跨文件使用的全局变量(global.h)
• 使用跨文件全局变量的源文件直接包含global.h