C语言指针和数组有什么区别？sizeof、退化和 &arr 一次讲清

"数组名就是指针"——这句话对了一半，但在关键地方是错的。面试官最爱问的就是那一半：sizeof(arr) 和 sizeof(ptr) 差多少？&arr 和 arr 类型一样吗？数组传进函数后还能 sizeof 吗？搞不清这些，写代码时遇到诡异的 bug 也排查不了。

本质区别：存储的是什么

数组是一块连续内存，里面存的是数据本身。指针是一个变量，里面存的是地址。

c
int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};  // 20 字节连续内存，存了 5 个 int
int *ptr = arr;                  // 8 字节（64 位系统），存的是 arr[0] 的地址

arr 和 ptr 都能通过下标访问元素，arr[2] 和 ptr[2] 效果一样——这是"对了一半"的来源。但底层机制不同：数组直接通过基地址 + 偏移计算，指针先从指针变量里读出地址，再算偏移。

sizeof：最直观的区别

c
int arr[10];
int *ptr = arr;

sizeof(arr);  // 40 = 10 * 4，整个数组的大小
sizeof(ptr);  // 8，指针变量本身的大小（64 位系统）

sizeof 对数组名返回整个数组占用的字节数，对指针返回指针变量的大小。这是两者最可靠的区分方式——如果你在函数里对一个参数用 sizeof 试图获取数组大小，拿到的是指针大小而不是数组大小，因为数组已经退化了。

赋值：数组名不能被赋值

c
int arr[10];
int *ptr;

ptr = arr;     // 合法：指针指向数组首元素
arr = ptr;     // 非法：数组名是常量地址，不能赋值
arr++;         // 非法：同上
ptr++;         // 合法：指针可以移动

数组名在大多数表达式中代表数组首元素的地址，但它本身不是指针变量——没有独立的存储空间存放这个地址，它只是一个编译期常量。你不能修改一个常量。

数组退化：传参时数组变成指针

数组作为函数参数传递时，自动退化为指向首元素的指针：

c
void func(int arr[]) {
    // 这里的 arr 是指针，不是数组
    sizeof(arr);  // 8，不是原数组的大小
}

int main(void) {
    int data[100];
    func(data);  // data 退化为 int*
}

函数签名里的 int arr[] 和 int *arr 完全等价，编译器看到的都是 int*。所以函数内部无法通过 sizeof 获取数组长度——必须额外传一个长度参数。这就是为什么 C 标准库的 qsort、memset、memcpy 都需要你传大小。

&arr 和 arr：值相同，类型不同

这是一个经典面试题：

c
int arr[10];

arr;     // 类型：int*，指向首元素
&arr;    // 类型：int (*)[10]，指向整个数组的指针

两者的数值相同（都是数组起始地址），但类型不同，指针运算的步长不同：

c
arr + 1;    // 偏移 sizeof(int) = 4 字节，指向 arr[1]
&arr + 1;   // 偏移 sizeof(int[10]) = 40 字节，指向整个数组之后

&arr 是"数组指针"，指向的对象是整个数组；arr 退化为"元素指针"，指向的对象是单个 int。类型不同导致指针算术的行为完全不同。

指针数组 vs 数组指针

这两个名字容易搞混，拆开读就清晰了：

c
int *arr[5];     // 指针数组：5 个元素的数组，每个元素是 int*
int (*ptr)[5];   // 数组指针：一个指针，指向 int[5] 类型的数组

读法技巧：找核心名词——arr[5] 说明 arr 是数组（指针数组），(*ptr) 说明 ptr 是指针（数组指针）。

指针数组的典型用途：字符串数组、函数指针表、不规则多维数组（每行长度不同）。

数组指针的典型用途：二维数组传参 void func(int (*matrix)[5], int rows)。

下标运算的本质

arr[i] 和 *(arr + i) 完全等价——C 语言的下标运算就是指针算术的语法糖。甚至 i[arr] 和 arr[i] 也是等价的，因为 *(i + arr) 和 *(arr + i) 一样。当然，写 i[arr] 只是炫技，别在项目里这么写。

对于多维数组，arr[i][j] 等价于 *(*(arr + i) + j)——先偏移到第 i 行，再偏移到第 j 列。

什么时候用指针，什么时候用数组

• 大小固定、生命周期明确：用数组。栈上分配，无需手动管理
• 大小运行时确定、需要动态分配：用 malloc + 指针
• 函数参数传数组：不可避免退化，额外传长度
• 字符串字面量：char str[] = "hello" 是拷贝到栈上的数组，可修改；char *str = "hello" 指向只读段，修改行为未定义