Ответ 1
Здесь точный язык из стандарта C (n1256):
6.3.2.1 Lvalues, массивы и обозначения функций
...
3 За исключением случаев, когда он является операндом оператораsizeofили унарным оператором&или является строковым литералом, используемым для инициализации массива, выражение, которое имеет массив типов '' типа, преобразуется в выражение с типом ' 'указатель на тип, который указывает на исходный элемент объекта массива и не является значением lvalue. Если объект массива имеет класс хранения регистров, поведение undefined.
Важно помнить, что существует разница между объектом (в терминах C, значением чего-то, что занимает память), и выражением, используемым для ссылки на этот объект.
Когда вы объявляете массив, например
int a[10];
объект, обозначенный выражением a, представляет собой массив (т.е. непрерывный блок памяти, достаточно большой для хранения значений 10 int), а тип выражения a - это "10-элементный массив int" или int [10]. Если выражение a появляется в контексте, отличном от операнда операторов sizeof или &, то его тип неявно преобразуется в int *, а его значение является адресом первого элемента.
В случае оператора sizeof, если операнд является выражением типа T [N], тогда результатом будет количество байтов в объекте массива, а не указатель на этот объект: N * sizeof T.
В случае оператора & это адрес массива, который является таким же, как адрес первого элемента массива, но тип выражения отличается: с учетом объявления T a[N];, тип выражения &a равен T (*)[N] или указателю на N-элементный массив T. Значение такое же, как a или &a[0] (адрес массива совпадает с адресом адрес первого элемента в массиве), но имеет значение разница в типах. Например, с учетом кода
int a[10];
int *p = a;
int (*ap)[10] = &a;
printf("p = %p, ap = %p\n", (void *) p, (void *) ap);
p++;
ap++;
printf("p = %p, ap = %p\n", (void *) p, (void *) ap);
вы увидите вывод порядка
p = 0xbff11e58, ap = 0xbff11e58
p = 0xbff11e5c, ap = 0xbff11e80
IOW, продвижение p добавляет sizeof int (4) к исходному значению, тогда как продвижение ap добавляет 10 * sizeof int (40).
Более стандартный язык:
6.5.2.1 Подписывание массива
<Б > Ограничения
1 Одно из выражений должно иметь тип '' указатель на тип объекта, другое выражение должно иметь целочисленный тип, а результат имеет тип типа '. <Б > Семантика
2 Постфиксное выражение, за которым следует выражение в квадратных скобках[], является индексированным обозначением элемента объекта массива. Определение нижнего индекса[]состоит в том, чтоE1[E2]идентично(*((E1)+(E2))). Из-за правил преобразования, которые применяются к двоичному оператору+, еслиE1- объект массива (эквивалентно, указатель на исходный элемент объекта массива) иE2- целое число,E1[E2]обозначаетE2-й элементE1(с нуля).
Таким образом, когда вы индексируете выражение массива, то, что происходит под капотом, заключается в том, что вычисляется смещение от адреса первого элемента в массиве и результат разыменовывается. Выражение
a[i] = 10;
эквивалентно
*((a)+(i)) = 10;
что эквивалентно
*((i)+(a)) = 10;
что эквивалентно
i[a] = 10;
Да, подстрока массива в C коммутативна; для любви к Богу, никогда не делайте этого в производственном кодексе.
Так как индексирование массива определяется в терминах операций указателя, вы можете применить оператор индекса к выражениям типа указателя, а также типа массива:
int *p = malloc(sizeof *p * 10);
int i;
for (i = 0; i < 10; i++)
p[i] = some_initial_value();
Вот удобная таблица для запоминания некоторых из этих концепций:
Declaration: T a[N];
Expression Type Converts to Value
---------- ---- ------------ -----
a T [N] T * Address of the first element in a;
identical to writing &a[0]
&a T (*)[N] Address of the array; value is the same
as above, but the type is different
sizeof a size_t Number of bytes contained in the array
object (N * sizeof T)
*a T Value at a[0]
a[i] T Value at a[i]
&a[i] T * Address of a[i]
Declaration: T a[N][M];
Expression Type Converts to Value
---------- ---- ------------ -----
a T [N][M] T (*)[M] Address of the first subarray (&a[0])
&a T (*)[N][M] Address of the array (same value as
above, but different type)
sizeof a size_t Number of bytes contained in the
array object (N * M * sizeof T)
*a T [M] T * Value of a[0], which is the address
of the first element of the first subarray
(same as &a[0][0])
a[i] T [M] T * Value of a[i], which is the address
of the first element of the i'th subarray
&a[i] T (*)[M] Address of the i-th subarray; same value as
above, but different type
sizeof a[i] size_t Number of bytes contained in the i'th subarray
object (M * sizeof T)
*a[i] T Value of the first element of the i'th
subarray (a[i][0])
a[i][j] T Value at a[i][j]
&a[i][j] T * Address of a[i][j]
Declaration: T a[N][M][O];
Expression Type Converts to
---------- ---- -----------
a T [N][M][O] T (*)[M][O]
&a T (*)[N][M][O]
*a T [M][O] T (*)[O]
a[i] T [M][O] T (*)[O]
&a[i] T (*)[M][O]
*a[i] T [O] T *
a[i][j] T [O] T *
&a[i][j] T (*)[O]
*a[i][j] T
a[i][j][k] T
Здесь шаблон четких массивов должен быть ясным.
Итак, в итоге: массивы не являются указателями. В большинстве контекстов выражения массива преобразуются в типы указателей.