面试题：C语言数组指针与指针数组的区别及应用

Question

请详细阐述C语言中数组指针和指针数组的区别，并编写代码示例说明它们的不同用法。假设有需求：有一个二维数组，其每一行存储不同长度的字符串，如何使用数组指针或指针数组实现对这些字符串的高效管理和访问，并说明选择的理由。

Answer 1

数组指针和指针数组的区别

1. 定义：

   • 数组指针：是一个指针，它指向一个数组。即该指针存储的是整个数组的首地址。其定义形式为 类型 (*指针变量名)[数组长度]，例如 int (*p)[10];，这里 p 是一个指向含有10个 int 类型元素的数组的指针。
   • 指针数组：是一个数组，数组中的每个元素都是指针。其定义形式为 类型 *数组名[数组长度]，例如 int *p[10];，这里 p 是一个数组，数组中有10个 int 型指针。

2. 内存布局：

   • 数组指针：只占用一个指针的内存空间（通常在32位系统是4字节，64位系统是8字节），它指向一块连续的数组内存区域。
   • 指针数组：占用的内存空间是数组元素个数乘以指针类型的大小。例如，对于 int *p[10];，若指针占4字节（32位系统），则该数组占用40字节，数组中的每个指针可以指向不同的内存区域。

3. 运算：

   • 数组指针：对数组指针进行 +1 操作，指针移动的距离是整个数组的大小。例如，对于 int (*p)[10];，p + 1 移动的字节数为 10 * sizeof(int)。
   • 指针数组：对指针数组的元素（指针）进行 +1 操作，移动的距离是其所指向类型的大小。例如，对于 int *p[10];，p[0]+1 移动的字节数为 sizeof(int)。

代码示例

#include <stdio.h>

// 数组指针示例
void arrayPointerExample() {
    int arr[3][4] = { {1, 2, 3, 4}, {5, 6, 7, 8}, {9, 10, 11, 12} };
    int (*p)[4] = arr; // 定义数组指针，指向一个含有4个int元素的数组

    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        for (int j = 0; j < 4; j++) {
            printf("%d ", *(*(p + i)+j));
        }
        printf("\n");
    }
}

// 指针数组示例
void pointerArrayExample() {
    int a = 10, b = 20, c = 30;
    int *p[3] = {&a, &b, &c}; // 定义指针数组

    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        printf("%d ", *p[i]);
    }
    printf("\n");
}

管理不同长度字符串的二维数组

对于每一行存储不同长度字符串的二维数组，使用指针数组更合适。理由如下：

1. 灵活性：指针数组中的每个指针可以指向不同长度的字符串，更符合需求。而数组指针指向的数组长度是固定的，难以满足不同长度字符串的存储。
2. 内存使用效率：指针数组可以为每个字符串分配恰好所需的内存，避免了数组指针可能造成的内存浪费（如果使用数组指针，可能需要按最长字符串的长度来定义数组，会浪费大量内存）。

代码示例：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>

void manageStrings() {
    char *strings[3];
    strings[0] = "hello";
    strings[1] = "world";
    strings[2] = "c programming";

    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        printf("%s\n", strings[i]);
    }
}

在上述代码中，strings 是一个指针数组，每个元素指向一个不同长度的字符串。通过这种方式，可以高效地管理和访问不同长度的字符串。