为什么数组的大小和指向第一个元素的指针不同？

Question

Kernighan & Ritchie 第二版。说：

索引和指针运算的对应关系非常密切。根据定义，数组类型的变量或表达式的值是数组元素零的地址。因此分配后
pa = &a[0];

pa 和 a 具有相同的值。 由于数组的名称是初始元素位置的同义词，因此赋值 pa=&a[0] 也可以写为
pa = a;

如果a 和pa 相同，那么为什么是这个代码：

#include <stdio.h>

int main()
{
    char a[] = "hello";
    char *pa = a;
    printf("Array: %ld\n", sizeof(a));
    printf("Pointer: %ld\n", sizeof(pa));
}

输出这个：

Array: 6
Pointer: 8

参考权威来源将不胜感激。

Answer 1

两个对象可以有相同的地址，但它们的大小可以不同。

来自 C 标准（6.5.3.4 sizeof 和 alignof 运算符）

2 sizeof 运算符产生其操作数的大小（以字节为单位），即 可以是表达式或类型的括号名称。 尺寸为 根据操作数的类型确定....

考虑以下示例

#include <stdio.h>

int main( void )
{
    struct A
    {
        char c;
        int x;
    } a;

    printf( "object a:\taddress - %p size - %zu\n",
            &a, sizeof( a ) );
    printf( "object a.c:\taddress - %p size - %zu\n",
            &a.c, sizeof( a.c ) );
}    

程序输出是

object a:   address - 0x7fff164e16d0 size - 8
object a.c: address - 0x7fff164e16d0 size - 1

可以看出struct A 类型的对象a 及其char 类型的数据成员c 具有相同的地址但大小不同。

对于数组，指针是一个存储其他对象地址的对象。要存储其他对象的地址，根据使用的系统为指针分配例如 4 或 8 个字节的内存就足够了。

对于数组，它们被命名为内存范围。数组不存储地址。它们存储自己的元素（当然也可以是指针）。

表达式中使用的数组名被转换为指向其第一个元素的指针。

根据 C 标准（6.3.2.1 左值、数组和函数指示符）

3 除非它是 sizeof 运算符的操作数或一元 & 运算符，或者是用于初始化数组的字符串文字，an 具有“类型数组”类型的表达式被转换为 类型为“类型指针”的表达式，指向初始 数组对象的元素并且不是左值。如果数组对象 有注册存储类，行为未定义。

在此引用中，列出了数组未转换为指向其第一个元素的指针的情况。例如，当数组是sizeof 运算符的操作数时。

如果要返回你的程序

int main()
{
    char a[] = "hello";
    char *pa = a;
    printf("Array: %ld\n", sizeof(a));
    printf("Pointer: %ld\n", sizeof(pa));
}

那么在这个语句中

    char a[] = "hello";

类型为char[6] 的字符串文字"Hello" 不会转换为指针。 然而在这个声明中

    char *pa = a;

数组a 被转换为指向其第一个元素的指针。

在此声明中

    printf("Array: %ld\n", sizeof(a));

数组a 未转换为指针，因为它是sizeof 运算符的操作数。

但是，如果您在 sizeof 运算符中使用了表达式，例如这样

sizeof( a + 0 )

然后你会得到一个指针，相应地sizeof 会返回指针的大小而不是数组的大小

Answer 2

它们确实具有相同的值。但这并不意味着它们是同一个东西。

a 仍然是一个固定大小的数组。 pa仍然是一个指针。

sizeof 是一个认识到这种差异的运营商。

您的数组有 6 个大小为 char 的元素（sizeof(char) 被标准定义为 1）。 （第 6 个元素是字符串空终止符）。

sizeof(char*) 在您的系统上是 8。它可能是 64 位的。

Answer 3

数组不是指针。在许多情况下，数组名称​​衰减指向其第一个元素的指针，但sizeof 是少数例外之一。

C11 §6.3.2.1 左值、数组和函数指示符

除非它是sizeof 运算符、_Alignof 运算符或一元& 运算符的操作数，或者是用于初始化数组的字符串字面量，否则表达式类型为“array of type " 转换为类型为 "pointer to type" 的表达式，它指向数组对象的初始元素，并且不是左值。

Answer 4

 char a[] = "hello";
 char *pa = a;

这里sizeof(a) 将给出数组a 的大小。而sizeof(pa) 将给出指针pa 的大小。两者都是不同的。

同样在函数参数数组中衰减为指针，但这个与&一起是例外。

此外，在打印类型 size_t 时，您应该使用说明符 %zu（在 ANSI C99 中指定）。

Answer 5

a 和 pa 不相同。永远记住：数组不是指针。在表达式中使用时，数组将转换为指向其第一个元素的指针，但有一些例外，包括作为sizeof 运算符的操作数。
sizeof(a) 将给出数组的大小，而sizeof(pa) 将给出指针的大小。