char s[]和char *s的区别，数组和指针的，堆和栈指针的一些思考

最近在学习的时候看到一个概念，数组不等价于指针，很合理但又很难理解。

例如char s[]和char *s有什么区别，前者是数组，后者是指针，个人学习成果如下：

1.char s[]和char *s的区别

char s[]：

①数组，char s[]定义了一个字符数组

②内存分配: 内存在栈上分配。
③大小固定: 一旦定义，数组的大小就不能改变。
④初始化: 可以用字符串直接初始化。

char s[] = "hello";

⑤可变性: 可以修改数组中的元素。

s[0] = 'H';  // 合法

char *s
①指针: char *s 定义了一个指向字符的指针。
②内存分配: 可以指向栈上或堆上的内存。
③大小灵活: 指针指向的内存块大小可以动态改变（如果是堆内存）。
④初始化: 可以用字符串字面量初始化，但需注意字符串字面量自身是不可修改的。

char *s = "hello";

⑤可变性: 如果指针指向的是字符串字面量，则不能修改内容。

s[0] = 'H';  // 非法，如果 s 指向的是字符串字面量

2.如何理解数组不等价于指针

①内存分配: 数组是在栈上分配内存，而指针可以指向栈或堆上的内存。
②大小信息: 数组名包含了数组大小的信息（通过 sizeof 可以获取），而单纯的指针没有。
③可修改性: 如果指针指向的是字符串字面量，那么这部分内存是不可修改的，而数组是可修改的。
④运算限制: 指针可以进行递增和递减操作来遍历内存，而数组名实际上是一个常量指针，不能进行递增和递减操作。
⑤函数传参: 当数组作为函数参数时，它会退化为指针，但在定义和初始化时，它们是不同的。
⑥类型信息: 从类型系统的角度看，char s[] 和 char *s 是不同的类型。
由于以上差异，数组和指针在 C/C++ 中是不等价的，尽管在某些特定情况（例如作为函数参数）下，数组名会退化为指针。（一般多维数组作为函数形参传递的时候，就会退化为指针）

3.指针可以指向栈或堆上的内存

不知道大家看到《2.如何理解数组不等价于指针》中的 “①内存分配: 数组是在栈上分配内存，而指针可以指向栈或堆上的内存。”会不会很难理解，我看到的时候就会在想，什么时候指向栈，什么时候指向堆。

我们先来理解一下栈和堆

栈：

①自动分配/释放：函数内的局部变量通常在栈上分配内存，当函数调用结束后，这部分内存会自动释放。
②快速访问：访问栈上的内存一般比访问堆上的内存要快。
③有限的大小：栈的大小通常是有限的，超出大小会导致栈溢出。
例子：

void function() {int a = 10;  // 在栈上分配char *p = &a;  // p 是指针，指向栈上的内存地址
}

堆：

①手动分配/释放：通过malloc()、calloc()、new等函数在堆上分配内存，需要手动释放。
②访问速度较慢：一般来说，访问堆上的内存要比访问栈上的内存慢。
③动态大小：堆的大小可以动态地增长或缩小。
例子：

void function() {char *p = (char *)malloc(10);  // p 是指针，指向堆上的内存地址// ... 使用 p ...free(p);  // 释放 p 指向的堆内存
}

这个时候就好理解了，指针如何指栈和指向堆的内存：

指向栈上的内存：当指针指向一个局部变量时，它指向栈上的内存。

int a = 10;
int *p = &a;

指向堆上的内存：当通过malloc、calloc或new分配内存后，返回的指针指向堆上的内存。

int *p = (int *)malloc(sizeof(int) * 10);

总的来说：指针是内存地址的抽象，可以指向栈上或堆上的内存，具体取决于指针是如何初始化或赋值的。

4.指针本身在堆上还是栈上

在《3.指针可以指向栈或堆上的内存》知道了指针指向是堆还是栈，那指针本身是在堆上还是栈上？

指针变量本身的存储位置取决于它是如何声明和分配的。

①局部指针变量：如果指针变量是在函数内部定义的，那么它存储在栈上。

void function() {int *p;  // p 是局部变量，存储在栈上
}

②全局指针变量：如果指针变量是全局变量，那么它通常存储在全局/静态存储区。

int *p;  // p 是全局变量，存储在全局/静态存储区

③动态分配的指针变量：如果指针变量本身是通过动态内存分配函数（如 `malloc` 或 `new`）获得的，那么这个指针变量（或者说，该指针变量指向的内存块）存储在堆上。

int **pp = (int **)malloc(sizeof(int *));  // pp 是局部变量，但它指向的内存块在堆上

④成员指针变量：如果指针是某个对象的成员变量，那么它的存储位置取决于对象本身的存储位置。如果对象在栈上，指针也在栈上；如果对象在堆上，指针也在堆上。

struct MyStruct {int *p;  // p 的存储位置取决于 MyStruct 实例的存储位置
};

⑤函数参数：作为函数参数传入的指针通常也是存储在栈上的。

void function(int *p) {  // p 作为函数参数，存储在栈上// ...
}

总体来说，指针变量本身就像其他任何变量一样，它的存储位置取决于它是如何被声明和分配的。指针变量存储的是内存地址，这个地址可以指向栈上、堆上或全局/静态存储区的内存。