为什么 C++ 变量是指针时不需要正确定义？

Question

我是 C++ 语言的新手（尤其是指针，经验主要集中在 PHP），希望对以下内容有一些解释（我已经尝试寻找答案）。

两行代码如何能够在我的程序中完成完全相同的工作？第二行似乎违背了我到目前为止所学和理解的关于指针的一切。

char disk[3] = "D:";

char* disk = "D:";

我如何能够初始化指向内存地址以外的任何内容的指针？不仅如此，在第二行我也没有正确声明数组 - 但它仍然有效？

Answer 1

char disk[3] = "D:";

被视为

char disk[3] = {'D',':','[=11=]'};

在 C++11 及更高版本中

char* disk = "D:";

是一个错误，因为字符串文字的类型是 const char[]，不能分配给 char *。不过，您可以将其分配给 const char *。

Answer 2

字符串文字实际上是只读的、以零结尾的字符数组，使用字符串文字会为您提供指向数组中第一个字符的指针。

所以在第二个例子中

char* disk = "D:";

您将 disk 初始化为指向三个字符数组的第一个字符。

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请注意，在我上面的第一段中，我说过字符串文字是 只读 数组，这意味着有一个普通的 char* 指向这个数组可以使你认为修改这个数组是可以的，但它不是（试图修改字符串文字会导致 未定义的行为 ）。这就是通常使用 const char* 的原因：

const char* disk = "D:";

从 C++11 开始，不使用 const char* 实际上是一个错误，但大多数编译器仍然只对此发出警告，而不是产生错误。

Answer 3

在 C 和 C++ 中初始化数组的常用方法是：

int a[3] = { 0, 1, 2 };

Aside: And you can optionally leave out the array bound and have it deduced from the initializer list, or have a larger bound than there are initializers:

int aa[] = { 0, 1, 2 };    // another array of three ints
int aaa[5] = { 0, 1, 2 };  // equivalent to { 0, 1, 2, 0, 0}

对于字符数组，有一个特殊规则允许从字符串文字初始化数组，数组的每个元素都从字符串文字中的相应字符初始化。

您的第一个示例使用字符串文字 "D:" 因此数组的每个元素都将初始化为该字符串中的一个字符，相当于：

char disk[3] = { 'D', ':', '[=11=]' };

（第三个字符是 null terminator，它隐式存在于所有字符串文字中）。

Aside: Here too you can optionally leave out the array bound and have it deduced from the string literal, or have a larger bound than the string length:

char dd[] = "D:";    // another array of three chars
char ddd[5] = "D:";  // equivalent to { 'D', ':', '[=25=]', '[=25=]', '[=25=]'}

Just like the aaa example above, the extra elements in ddd that don't have a corresponding character in the string will be zero-initialized.

您的第二个示例有效，因为字符串文字 "D:" 将由编译器输出并作为三个字符的数组存储在可执行文件的某处。当可执行文件是 运行 时，包含数组（和其他常量）的段将被映射到进程的地址 space。因此，您的 char* 指针随后被初始化为指向该数组的位置，无论它恰好在哪里。从概念上讲，它类似于：

const char __some_array_created_by_the_compiler[3] = "D:";
const char* disk = __some_array_created_by_the_compiler;

出于历史原因（主要是 const 在 C 的早期不存在）使用非常量 char* 指向该数组是合法的，即使数组实际上是只读的，因此 C 和第一个 C++ 标准允许您使用非常量 char* 指针指向字符串文字，即使它引用的数组实际上是 const:

const char __some_array_created_by_the_compiler[3] = "D:";
char* disk = (char*)__some_array_created_by_the_compiler;

这意味着尽管看起来你的两个示例并不完全相同，因为这只允许用于第一个：

disk[0] = 'C';

对于第一个没问题的例子，它改变了数组的第一个元素。

对于第二个示例，它可能会编译，但会导致 undefined behaviour，因为它实际上在修改 __some_array_created_by_the_compiler 的第一个元素，它是只读的。实际上，可能会发生的是进程崩溃，因为尝试写入只读内存页会引发分段错误。

重要的是要了解 C++ 中有很多东西（C 中甚至更多）编译器会很乐意编译，但在执行代码时会导致非常糟糕的事情发生。

Answer 4

你说指针只能存储内存地址是完全正确的。那么第二个陈述如何有效？让我解释一下。

当您将一系列字符放在双引号中时，屏幕后面发生的事情是该字符串存储在只读计算机内存中，并返回存储该字符串的位置的地址。所以在 运行 时间，表达式被求值，字符串求值到内存地址，这是一个字符指针。正是这个指针被分配给你的指针变量。

那么这两种说法有什么区别呢？第二种情况的字符串是常量，而第一种语句声明的字符串是可以改变的。