数组名和数组名取地址的区别

 

以下代码会打印出什么样的日志呢？

#include <stdio.h>

int a[2] = {1,2};
int main(){
        printf("a = %p
", a); // I
        printf("&a = %p
", &a); // II
        printf("a + 1 = %p
", a + 1);// III
        printf("&a + 1 = %p
", &a + 1);// IV

        return 0;
}

本机（linux）结果输出：

a = 0x804a014

&a = 0x804a014

a + 1 = 0x804a018

&a + 1 = 0x804a01c
没错，上面I 和 II打印出来的地址是一样的，IV 要比 III 大4个字节的地址空间。下面是我对这一现象的解释，如有不妥的地方请各位大虾一定给于指出:
首先引用《C和指针》p141中的理论： 在C中， 在几乎所有使用数组的表达式中，数组名的值是个指针常量，也就是数组第一个元素的地址。 它的类型取决于数组元素的类型： 如果它们是int类型，那么数组名的类型就是“指向int的常量指针“。 看到这里我想应该就知道为什么 会有I 和 III式的结果了。
对于II 和 IV 则是特殊情况，在《C和指针》p142中说到，在以下两中场合下，数组名并不是用指针常量来表示，就是当数组名作为sizeof操作符和单目操作符&的操作数时。 sizeof返回整个数组的长度，而不是指向数组的指针的长度。 取一个数组名的地址所产生的是一个指向数组的指针，而不是一个指向某个指针常量的指针。 所以&a后返回的指针便是指向数组的指针，跟a（一个指向a[0]的指针）在指针的类型上是有区别的。
然后我们用符号表和汇编代码来看看编译器到底是怎样区分&a 和 a, 并将其转换为汇编代码的：
通过 nm a.out 得到符号表如下：

。。。。。。。// 省略了一些与本主题无关的变量
0804a01c A _edata
0804a024 A _end
080484ec T _fini
08048508 R _fp_hw
080482bc T _init
08048330 T _start
0804a014 D a // a 变量保存在虚拟地址0x0804a014 中
0804a01c b completed.7021
0804a00c W data_start
0804a020 b dtor_idx.7023
080483c0 t frame_dummy
080483e4 T main // main函数的地址
         U printf@@GLIBC_2.0

调用gcc -S xx.c得到汇编代码：

    .file   "name_of_array.c"
.globl a
    .data
    .align 4
    .type   a, @object
    .size   a, 8 // 从这里我们便知道sizeof(a) 等于8
a:
    .long   1 // 从这里可以看出，编译器直接把 .c文件中的int 转化为long型
    .long   2
    .section    .rodata
.LC0:
    .string "a = %p
"
.LC1:
    .string "&a = %p
"
.LC2:
    .string "a + 1 = %p
"
.LC3:
    .string "&a + 1 = %p
"
    .text
.globl main
    .type   main, @function
main:
    pushl   %ebp
    movl    %esp, %ebp
    andl    $-16, %esp
    subl    $16, %esp
    movl    $.LC0, %eax // I 所对应的汇编代码
    movl    $a, 4(%esp)
    movl    %eax, (%esp)
    call    printf
    movl    $.LC1, %eax // II 所对应的汇编代码
    movl    $a, 4(%esp)
    movl    %eax, (%esp)
    call    printf
    movl    $.LC2, %eax // III 所对应的汇编代码
    movl    $a+4, 4(%esp)
    movl    %eax, (%esp)
    call    printf
    movl    $a+8, %edx // IV 所对应的汇编代码
    movl    $.LC3, %eax
    movl    %edx, 4(%esp)
    movl    %eax, (%esp)
    call    printf
    movl    $0, %eax
    leave
    ret
    .size   main, .-main
    .ident  "GCC: (Ubuntu 4.4.3-4ubuntu5) 4.4.3"
    .section    .note.GNU-stack,"",@progbits

I所对应的汇编代码 movl $a, 4(%esp) $表示取地址，通过符号表我们知道a对应地址为0x0804a014， 所以这段代码将会打印0x0804a014。但是我们明明在代码里写的是printf("a = %p ", a), （如果a不为数组名而是一般意义的int变量，相应的汇编码应为movl a, 4(%esp) 怎么编译后的汇编代码会是对a取地址呢？ 本人猜测为编译器自动给a 加了一个取值符，从而翻译为$a。 结论： 对于用户没有明确给出&的编码，编译器翻译自动给变量a加上取值符$， 其中取a的地址得到的指针类型由数组元素决定。

II 略过

III movl $a+4, 4(%esp) 对a加上取值符得到$a，因为数组元素类型为int，所以指针每次需要移动四个字节的地址空间。 所以c代码 a + 1 翻译为汇编 $a + 4 
IV  movl $a+8, %edx  所对应用户代码为printf("a = %p ", &a + 1)， 根据《C和指针》中的理论，当a前面有&操作符时，编译器将会把a对应符号表中的地址看作指向数组的指针，sizeof（a） 为8， 从而&a + 1 将会翻译为$a + 8 结论： 对于用户明确给出&的编码，编译器将会把取a的地址得到的指针类型看作指向数组的指针。

总结：编译器通过用户是否给出&，来决定指针变量的类型，进而翻译为相应的汇编码。 或者换句话说，&符只是用来表明变量a取地址后得到的值，被看作什么类型的指针，而不是用来表示对a进行取地址操作。