Массивы, указатели и индексирование
Всякий раз, когда в выражении появляется идентификатор типа массива, он преобразуется в указатель на первый член массива. Из-за преобразований массивы не являются адресами. По определению операция индексирования [] интерпретируется таким образом, что E1[E2] идентично *((E1)+(E2)). В силу правил преобразования, применяемых к +, если E1 массив и E2 целое, то E1[E2] относится к E2-ому члену E1. Поэтому, несмотря на такое проявление асимметрии, индексирование является коммутативной операцией.
Это правило сообразным образом применяется в случае многомерного массива. Если E является n-мерным массивом ранга i*j*...*k, то возникающее в выражении E преобразуется в указатель на (n-1)-мерный массив ранга j*...*k. Если к этому указателю, явно или неявно, как результат индексирования, применяется операция *, ее результатом является (n-1)-мерный массив, на который указывалось, который сам тут же преобразуется в указатель.
Рассмотрим, например,
int x[3][5];
Здесь x - массив целых размером 3*5. Когда x возникает в выражении, он преобразуется в указатель на (первый из трех) массив из 5 целых. В выражении x[i], которое эквивалентно *(x+1), x сначала преобразуется, как описано, в указатель, затем 1 преобразуется к типу x, что включает в себя умножение 1 на длину объекта, на который указывает указатель, а именно объект из 5 целых. Результаты складываются, и используется косвенная адресация для получения массива (из 5 целых), который в свою очередь преобразуется в указатель на первое из целых. Если есть еще один индекс, снова используется тот же параметр; на этот раз результат является целым.
Именно из всего этого проистекает то, что массивы в C хранятся по строкам (быстрее всего изменяется последний индекс), и что в описании первый индекс помогает определить объем памяти, поглощаемый массивом, но не играет никакой другой роли в вычислениях индекса.
14.4 Явные преобразования указателей
Определенные преобразования, включающие массивы, выполняются, но имеют зависящие от реализации аспекты. Все они задаются с помощью явной операции преобразования типов, см. ##7.2 и 8.7.
Указатель может быть преобразован к любому из целых типов, достаточно больших для его хранения. То, какой из int и long требуется, является машинно зависимым. Преобразующая функция также является машинно зависимой, но предполагается, что она не содержит сюрпризов для того, кто знает структуру адресации в машине. Подробности для некоторых конкретных машин были даны в #2.6.
Объект целого типа может быть явно преобразован в указатель. Преобразующая функция всегда превращает целое, полученное из указателя, обратно в тот же указатель, но в остальных случаях является машинно зависимой.
Указатель на один тип может быть преобразован в указатель на другой тип. Использование результирующего указателя может вызывать особые ситуации, если исходный указатель не указывает на объект, соответствующим образом выравненный в памяти. Гарантируется, что указатель на объект данного размера может быть преобразован в указатель на объект меньшего размера и обратно без изменений.
Например, программа, выделяющая память, может получать размер (в байтах) размещаемого объекта и возвращать указатель на char; это можно использовать следующим образом.
extern void* alloc ();
double* dp;
dp = (double*) alloc (sizeof (double));
*dp= 22.0 / 7.0;
alloc должна обеспечивать (машинно зависимым образом) то, что возвращаемое ею значение подходит для преобразования в указатель на double; в этом случае использование функции мобильно. Различные машины различаются по числу бит в указателях и требованиям к выравниванию объектов. Составные объекты выравниваются по самой строгой границе, требуемой каким-либо из его составляющих.
Константные Выражения
В нескольких местах C++ требует выражения, вычисление которых дает константу: в качестве границы массива (#8.3), в case выражениях (#9.7), в качестве значений параметров функции, присваиваемых по умолчанию, (#8.3), и в инициализаторах (#8.6). В первом случае выражение может включать только целые константы, символьные константы, константы, описанные как имена, и sizeof выражения, возможно, связанные бинарными операциями
+ - * / % & | ^ << >> == != < > <= >= && ||
или унарными операциями
- ~ !
или тернарными операциями
? :
Скобки могут использоваться для группирования, но не для вызова функций.
Большая широта допустима для остальных трех случаев использования; помимо константных выражений, обсуждавшихся выше, допускаются константы с плавающей точкой, и можно также применять унарную операцию & к внешним или статическим объектам, или к внешним или статическим массивам, индексированным константным выражением. Унарная операция & может также быть применена неявно с помощью употребления неиндексированных массивов и функций. Основное правило состоит в том, что инициализаторы должны при вычислении давать константу или адрес ранее описанного внешнего или статического объекта плюс или минус константа.