关于 c 和 c++ 中“地址运算符”(&) 和数组的问题

Question

我发现在 c 中编译与在 c++ 中编译时有一个我不完全理解的差异...假设我声明了一个大小为 5 的 char 数组：

char my_array[5];

根据我的理解，“my_array”实际上是一个字符指针，它允许我这样做：

char* a = my_array;

现在，我知道当我声明我的数组时，我只分配了 5 个字节（其中每个值一个），这意味着“&my_array”不应该存在，因为没有为指向 my_array 的指针分配内存。为了证明这一点，我这样做了：

char* b = &my_array; // compiler error in c++, not in c
char** c = &my_array; // compiler error in c++, not in c

我不明白其中的区别，为什么 c 会允许这样做？不过，假设我想将我的 char[5] 转换为 char*，不使用 a 的方法，我发现我也可以这样做：

char* c = (char*)&my_array; // works both in c and c++

那个我真的不明白。我没有确定“&my_array”不存在吗？更令人震惊的是，这两行返回的值完全相同：

// a and c have the same value (both in c and c++)
char* a = my_array;
char* c = (char*)&my_array;

接下来，假设我想在运行时执行这 5 个字节，所以我声明了一个新类型：

// pFunc is a pointer to function returning void
typedef void (*pFunc)();

然后我尝试声明一个指向函数的指针，该函数将执行我的字节数组：

pFunc pFunc1 = (pFunc)&my_array; // works, but I don't really understand why
pFunc pFunc2 = (pFunc)my_array;  // compiler error in c++, not in c

突然间，不仅 &my_array 编译没有问题，而且它也是使它在 c++ 中工作的唯一方法（据我所知）。有人介意向我解释发生了什么吗？完整代码如下：

#include <stdio.h>

typedef void (*pFunc)();

int main()
{
    char my_array[5];

    char* a = my_array;
    char* b = &my_array; // compiler error in c++, not in c
    char* c = (char*)&my_array;
    char** d = &my_array; // compiler error in c++, not in c
    char** e = (char**)&my_array;

    pFunc pFunc1 = (pFunc)&my_array; // works, but I don't really understand why
    pFunc pFunc2 = (pFunc)my_array;  // compiler error in c++, not in c

    printf("char*:\n");
    printf("0x%X\n", a);
    printf("0x%X\n", b);
    printf("0x%X\n", c);
    printf("0x%X\n", d);
    printf("0x%X\n", e);
    printf("\n");

    while(1);

    return 1;
}

Answer 1

C++ 中的数组不是指针。当适当类型的指针使用数组的名称初始化时（例如当数组传递给适当指针类型的函数参数时），它将衰减为指针，但它本身不是指针。

当您声明char my_array[5] 时，您正在创建一个包含5 个chars 的数组；没有创建指针，但存在char[5]，可以被其他指针指向。

如果你做char* a = my_array;，my_array会衰减成一个指针；创建一个新的char* 指向my_array 的第一个元素。
char* b = &my_array; 失败，因为my_array 不是char，因此&my_array 不是char*。 char** d = &my_array; 失败，因为 my_array 不是 char*，因此 &my_array 不是 char**。 &my_array 是 char (*)[5]（指向 5 个 chars 的数组的指针）。这些在 C 中“起作用”是因为 C 只要求编译器对不相关的指针类型之间的隐式转换发出警告，但 C++ 根本不允许这些隐式转换；它们会导致编译错误。您需要在 C++ 中进行显式强制转换，但即便如此，如果您取消引用结果指针，行为也是未定义的。

最后，pFunc pFunc1 = (pFunc)&my_array; 在类似地表示函数指针和对象指针的平台上“工作”（大多数现代系统），但它不需要在所有平台上工作。同样，使用结果指针将调用未定义的行为。
pFunc pFunc2 = (pFunc)my_array; 实际上使用 GCC 也可以编译，但在 MSVC 下编译失败。我实际上不确定哪个编译器的行为是正确的，但无论哪种方式，结果都不太可能有用。

Answer 2

当一个数组被定义后，就会在内存中为其元素分配空间。整个空间（在您的情况下为 5 字节）分配给数组。因此，空间被分配给数组元素以及数组本身。

需要注意的是，数组不是指针，反之亦然。 my_array 是一个数组而不是一个指针。在大多数情况下，数组转换为指向其第一个元素的指针，但这并不意味着数组是指针。

数组my_array的地址是char (*)[5]类型，一个指向5个chars数组的指针。它与char ** 和pFunct 类型不兼容。分配不兼容的指针类型会导致错误。