指针与数组转换问题及指针支持[]操作的原理咨询

核心结论 #

• 不存在指针到数组的隐式转换，只有数组在多数语境下会自动转换为指向首元素的指针（比如赋值给指针变量、参与算术运算时）。
• 指针可以使用[]下标运算符，是因为C++标准将[]定义为指针算术加解引用的语法糖，并非指针被转换成了数组。

代码示例分析 #

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
  int arr[10];
  arr[3] = 10;
  int* p = arr;
  cout << p[3];
  return 0;
}

• arr[3] = 10：数组名arr在这里隐式转换为指向首元素的int*指针，arr[3]等价于*(arr + 3)，本质是通过指针算术访问内存中的第4个元素（下标从0开始）。
• int* p = arr：这里触发数组到指针的隐式转换，p成为指向arr首元素的指针。
• cout << p[3]：对于指针p，p[3]完全等价于*(p + 3)，通过指针算术偏移3个int大小的内存，解引用后得到的就是arr[3]的值，所以输出10。

官方标准依据 #

C++标准的**[expr.sub]**（下标表达式）章节明确规定：

表达式E1[E2]的语义等价于*(E1 + E2)，其中：

1. 若E1是数组类型，则会先隐式转换为指向该数组首元素的指针；
2. E2必须是整数类型（或可转换为整数的类型）。

这条规则同时适用于数组名和指针类型的E1，这就是指针能使用[]操作的根本原因。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者mingyEx