C语言中&运算符作用于数组名时的数据类型差异相关疑问

核心前置规则：数组名的退化机制 #

C语言中，数组名本身的原生类型是对应长度的数组类型，例如int array1[5]的原生类型是int [5]，int array2[5][5]的原生类型是int [5][5]。仅当出现以下三种情况时，数组名不会自动转换为指向其首元素的指针（也就是常说的“数组退化”）：

• 作为sizeof运算符的操作数
• 作为&运算符的操作数
• 是用于初始化字符数组的字符串字面值

问题1解答：array1与array2的类型差异本质 #

你观察到的类型差异，其实是数组在不同场景下是否触发退化的表现：

1. 对int array1[5]来说：
   • 赋值给int *p1时，array1不属于上述三种例外场景，触发退化，转换为指向首元素（int类型）的指针，类型为int *，和p1类型匹配，因此编译正常。
   • 作为&的操作数时，array1不触发退化，保持int [5]的原生数组类型，&取该数组的地址，得到的类型是指向长度为5的int数组的指针，也就是int (*)[5]，和int *类型不兼容，因此int *p2 = &array1编译报错。
2. 对int array2[5][5]来说：
   • 它的首元素是int [5]类型的一维数组，赋值给int (*q1)[5]时，array2触发退化，转换为指向首元素的指针，类型就是int (*)[5]，和q1类型匹配，因此编译正常。
   • 作为&的操作数时，array2不触发退化，保持int [5][5]的原生二维数组类型，&取该二维数组的地址，得到的类型是指向长度为5*5的int二维数组的指针，也就是int (*)[5][5]，和int (*)[5]类型不兼容，因此int (*q2)[5] = &array2编译报错。

问题2解答：&运算符为什么会改变数组名的表现 #

本质上&并没有修改数组名的类型，而是阻止了数组名的退化行为：常规场景下数组名会隐式转成首元素指针，只有做&操作时，编译器会把数组名当做完整的数组类型处理，取到的地址是整个数组的地址，而非单个元素的地址。

注意：虽然array1和&array1的数值地址完全相同（都指向数组的起始内存位置），但二者的指针步长完全不同：array1 + 1会偏移sizeof(int)个字节，而&array1 + 1会偏移sizeof(int[5])个字节，这个类型差异是为了保证指针运算的语义正确，并非无意义的语法规定。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Delisle