栈上数组内存存储疑问：变量地址与值为何完全一致？

栈上数组的地址特性 #

在栈上创建数组时，以下三个地址值完全相等：

• 栈上数组变量自身的地址（&automaticArray）
• 数组变量的值（隐式转换后的指针，automaticArray）
• 数组首元素的地址（&automaticArray[0]）

栈上创建类型为T、大小为N的数组时，栈中直接分配sizeof(T)*N字节的连续空间存储数组元素，并没有额外存储指向数组的指针。示例代码：

#include <bits/stdc++.h>

using namespace std;

int main() {
    int automaticArray[5] {1, 2, 3, 4, 5};
    cout << "变量值 = " << automaticArray 
         << ", 变量地址 = " << &automaticArray 
         << ", 首元素地址 = " << &automaticArray[0] << endl;
}

输出中三个地址完全一致的核心原因：数组变量automaticArray是数组类型的标识符，当它被当作指针使用时（比如输出到cout），会自动隐式转换为指向数组首元素的指针；而&automaticArray取的是数组变量的地址，由于数组本身就直接存储在栈的这个地址上，所以它和首元素的地址完全重合——数组的起始地址就是它自身的地址，也是首元素的地址。

动态数组的地址特性 #

在动态内存（堆）中创建数组时，栈上仅存储一个8字节的指针变量（64位系统下），这个指针指向堆中实际的数组空间。因此：

• 栈上指针变量的地址（&dynamicArray）是栈中的位置
• 指针变量的值（dynamicArray）是堆中数组的起始地址
• 数组首元素的地址（&dynamicArray[0]）等于指针变量的值，即堆中数组的起始地址

此时栈上变量的地址和另外两个值必然不同。示例代码：

#include <bits/stdc++.h>

using namespace std;

int main() {
    int* dynamicArray = new int[5] {0};
    cout << "变量值 = " << dynamicArray 
         << ", 变量地址 = " << &dynamicArray 
         << ", 首元素地址 = " << &dynamicArray[0] << endl;
}

疑问解答：栈上数组不存在额外存储的指针 #

以int数组为例，栈上数组的前8字节并没有同时存储指针和元素——因为根本不存在这个额外的指针：

• 数组变量automaticArray不是指针变量，它是数组类型的实例。当你使用automaticArray时，编译器会自动将其转换为指向首元素的指针，但这个指针是编译期临时生成的语义，并非在栈上实际存储了一个8字节的指针值。
• 栈上只有数组的5个int元素（共20字节），&automaticArray就是这个20字节空间的起始地址，和&automaticArray[0]完全一致，因为首元素就位于这个空间的起始位置。

查看汇编代码可以更直观验证：栈上数组的初始化是直接将元素值写入栈的连续地址，没有任何存储指针的指令；而动态数组则会先调用operator new分配堆空间，再将返回的地址存入栈上的指针变量中。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Bychkov Arthur