为什么不建议在C中使用指针进行数组访问

Question

我正在学习C编程，我可以在线浏览本教程，这说明您应该尽可能多地使用[]运算符而不是指针算术。

arrays.html#dynamic

您可以使用指针算法(但通常不使用指针算法)

考虑C中的以下代码

int    *p_array;
p_array = (int *)malloc(sizeof(int)*50);

for(i=0; i < 50; i++) {
  p_array[i] = 0;
}

使用像下面的代码这样的指针算法做它有什么区别(以及为什么不推荐它)

int    *p_array;
p_array = (int *)malloc(sizeof(int)*50);      // allocate 50 ints

int *dptr = p_array;

for(i=0; i < 50; i++) {
  *dptr = 0;
  dptr++;
}

使用指针算法会在软件中引起问题的情况是什么？它是不好的实践，还是它缺乏经验的工程师可以不注意？

Answer 1

不建议这样做：

int    *p_array;
p_array = (int *)malloc(sizeof(int)*50);      // allocate 50 ints

int *dptr = p_array;

for(i=0; i < 50; i++) {
  *dptr = 0;
  dptr++;
}

因为没有任何理由您有两个指向同一位置的不同指针，2)您不检查malloc()的结果--已知它偶尔返回NULL，3)代码不容易阅读，4)很容易在后面很难发现一个愚蠢的错误。

总之，我建议用这个代替：

int array[50] = { 0 };  // make sure it's zero-initialized
int* p_array = array;   // if you must =)

Answer 2

既然在这一点上似乎完全混淆了：

在过去，我们有16位CPU的Think8088,268等，你必须加载你的段寄存器(16位寄存器)和你的地址寄存器的地址。如果访问数组，则可以将数组基加载到段寄存器中，地址寄存器将是索引。这些平台的C编译器确实存在，但是指针算法涉及检查地址是否溢出，如果有必要的话，对段寄存器进行碰撞，在硬件中根本不可能实现平面寻址指针。

快速前进到80386，现在我们有一个完整的32位空间。硬件指针是可能的索引+基寻址引起了一个时钟周期的损失。段也是32位，所以即使您运行32位模式，也可以使用段加载数组，从而避免了这一损失。368也增加了2段寄存器的数量。(不知道为什么英特尔认为这是个好主意)仍然有很多16位代码。

现在，段寄存器在64位模式下被禁用，Base+Index寻址是免费的。

在硬件上，是否有一个平面指针可以优于数组寻址的平台？嗯，是的。摩托罗拉68000发布于1979年，有一个扁平的32位地址空间，没有段和基本+索引寻址模式导致8时钟周期的惩罚超过立即寻址。因此，如果你正在编程一个80年代早期的太阳站，Apple等，这可能是相关的。

总之。如果您想要数组，请使用数组。如果您想要指针，请使用指针。不要尝试和聪明你的编译器。将数组转换为指针的复杂代码不太可能带来任何好处，而且速度可能更慢。

Answer 3

在您的示例中，如果没有编译器优化，指针算法可能会更高效，因为在每一个循环迭代中，只增加指针比计算新的偏移量要容易。但是，大多数现代CPU的优化方式是，使用偏移量访问内存不会造成(重大的)性能损失。

即使您碰巧是在指针算法更快的平台上编程，那么很可能，如果您激活编译器优化(大多数编译器上的“-O3”)，编译器将使用任何最快的方法。

因此，是否使用指针算法主要是个人偏好的问题。

使用数组索引而不是指针算法的代码通常更容易理解，并且不容易出错。

不使用指针算法的另一个优点是，指针混叠可能不是什么问题(因为您使用的指针较少)。这样，编译器在优化代码(使代码更快)方面可能有更多的自由。