Question

数组特别是不指针。可以肯定的是， lvalues 似乎都包含（1维）虚拟内存中某个位置的（1维）坐标。但请考虑这个例子。

std::vector< int > data{ 5, 3, 8, 4, -1, 1, 11, 9, 6 };

auto chosen_iter = std::find( data.begin(), data.end(), -1 );

std::swap( *chosen_iter, *( data.end() - 1 ) );

std::partial_sort( data.begin(), chosen_iter, data.end() - 1 );

std::swap( *chosen_iter, *( data.end() - 1 ) );

std::sort( chosen_iter + 1, data.end() );

想到的实际差异是：

数组知道它们有多大（以字节为单位）（并且，通过扩展，它们知道它们有多少元素）;指针不会（但#include <stdlib.h> #include <stdio.h> int main(){ char buffer0[4096]; char* buffer1 = malloc(4096); printf("lvalue %16p sizeof %lu\n", (void *) buffer0, sizeof(buffer0)); printf("lvalue %16p sizeof %lu\n", (void *) buffer1, sizeof(buffer1)); // Example output: lvalue 0x7ffcb70e8620 sizeof 4096 // Example output: lvalue 0x7a4420 sizeof 8 } 必须知道指针有多大，知道只给指针malloc()多少......！）
阵列是“垃圾收集”（不需要free()它们）;指针必须手动释放（如果它们拥有非常重要的内存量，即通过free()）
阵列中的“实时”阵列（高虚拟内存地址，至少在我的平台上）;指针在堆中“活”（低虚拟内存地址）
传递给函数时，数组衰减为指针
阵列无法调整大小;指针可以

总的来说，数组似乎比指针更聪明（但功能更少）（他们知道它们有多大，它们有多少元素，并且它们具有自动内存管理功能）。

问题

阵列如何“知道”它们有多大？这是如何实现的？
一般来说，如何用C语言实现数组？（编译器是这样做的，还是内核？

Answer 1

数组如何“知道”它们有多大？这是如何实现的？

编译器知道这一点。

一般来说，如何用C语言实现数组？（编译器是这样做的，还是内核？

编译器。

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您需要关注的一点是，数组是类型。它是派生类型。

引用C11，章节§6.2.5/ P20，

数组类型描述了一个连续分配的非空对象集特定的成员对象类型，称为元素类型。元素类型应为指定数组类型时完成。数组类型的特点是它们的元素类型和数组中元素的数量。 [...]

因此，就像编译器知道任何其他类型的 size 一样，它本身也知道数组类型的大小。

总大小是根据元素类型的大小乘以该数组中元素的数量计算的。

Answer 2

数组的类型包含其大小（作为编译时常量）及其成员类型。因此，由于编译器知道所有变量的类型，因此可以将sizeof(the_array)计算为sizeof(array_type.element_type) * array_type.element_count。
就内存分配等而言，它们只是像任何其他变量一样对待：

如果声明数组类型的自动变量，则会将sizeof(the_array_type)个字节添加到堆栈帧的大小。因此，当输入函数时，堆栈指针的增加足以存储数组的内容，当函数退出时，它会减少相同的数量。

如果声明一个具有静态持续时间的变量，则sizeof(the_array_type)将保留在二进制数据段中。

同样，这与处理任何类型的所有变量的方式相同。重要的是简单地说一个数组包含它的元素，所以它的大小是它的内容的大小，而一个指针只指向它的元素，它的大小完全独立于它指向的内容。

当用作sizeof之外的r表达式时，数组的名称只是编译为其地址（并键入为指针）。

编译器是这样做的，还是内核？

所有这些都是由编译器完成的。

Answer 3

数组如何“知道”它们有多大？这是如何实现的？

数组不知道它们有多大 - 没有与数组相关联的元数据来指示大小（或类型或其他任何内容）。 在转换期间，编译器知道数组有多大，并且当时处理依赖于该知识的任何事物（指针算术，sizeof操作等）。一旦生成了机器代码，数组就只是笨拙的内存块 - 没有办法通过查看数组对象本身来判断在运行时数组的大小（除了可变修改的类型，如变量） -length数组，T arr[N]; // for any type T操作在翻译期间计算，而非运行时间。）

一般来说，如何用C语言实现数组？（编译器是这样做的，还是内核？

数组只不过是相同类型的连续对象序列。声明

     +---+
arr: |   | arr[0]
     +---+
     |   | arr[1]
     +---+
     |   | arr[2]
     +---+
      ...
     +---+ 
     |   | arr[N-1]
     +---+

你得到了

arr

没有arr[i]对象独立于数组元素本身，也没有任何元数据可以放在任何地方，包括大小，起始地址，类型或其他任何内容。

下标操作*(arr + i) 定义为i - 给定数组的起始地址，偏移sizeof个元素（不是字节！< / em>）从该地址开始并取消引用结果。

数组不是指针是正确的 - 但是，除非它是&或一元x = arr[i];运算符的操作数，或者是用于在声明中初始化字符数组的字符串文字，数组类型的表达式将被转换（“衰减”）为指针类型的表达式，表达式的值将是数组的第一个元素的地址（同样，这是全部在翻译过程中完成，而不是在运行时完成

因此，当您编写类似arr的内容时，编译器会将表达式ap = &arr;转换为指针值，因此下标操作可以正常工作。

相反，当您编写arr时，编译器不将T *转换为指针类型。结果仍然与第一个元素的地址相同，但类型是不同的 - 而不是T (*)[N]，类型是T，或“指向N的指针元素数组{{1}}“。

如何在C中“实现”数组？

3 个答案: