Con trỏ và mảng

Mảng và con trỏ có mối quan hệ rất chặt chẽ trong C++ - hiểu mối quan hệ này giúp giải thích nhiều hành vi của mảng mà bạn đã thấy ở các bài trước.

Tên mảng “phân rã” thành con trỏ

Khi dùng tên của một mảng trong hầu hết ngữ cảnh, nó tự động chuyển thành con trỏ trỏ đến phần tử đầu tiên của mảng:

#include <iostream>

int main() {
    int numbers[5] = {10, 20, 30, 40, 50};

    std::cout << numbers << std::endl;    // Địa chỉ của phần tử đầu tiên
    std::cout << &numbers[0] << std::endl; // Cũng chính là địa chỉ đó

    int* ptr = numbers; // Không cần dấu &, vì numbers đã "là" một địa chỉ
    std::cout << *ptr << std::endl; // 10 (giá trị của phần tử đầu tiên)

    return 0;
}

Truy cập phần tử mảng bằng con trỏ

int numbers[5] = {10, 20, 30, 40, 50};
int* ptr = numbers;

std::cout << *ptr << std::endl;       // 10 (numbers[0])
std::cout << *(ptr + 1) << std::endl; // 20 (numbers[1])
std::cout << *(ptr + 2) << std::endl; // 30 (numbers[2])

Phép cộng trên con trỏ (pointer arithmetic)

Khi cộng một số nguyên vào con trỏ, C++ tự động “nhảy” theo đúng kích thước của kiểu dữ liệu, không phải theo byte:

int numbers[3] = {10, 20, 30};
int* ptr = numbers;

std::cout << ptr << std::endl;       // Địa chỉ, ví dụ 0x1000
std::cout << (ptr + 1) << std::endl; // 0x1004 (nhảy 4 byte, vì sizeof(int) == 4)

Điều này giải thích vì sao numbers[i] và *(numbers + i) cho kết quả giống hệt nhau - thực chất arr[i] chính là cú pháp rút gọn của *(arr + i):

int numbers[3] = {10, 20, 30};

std::cout << numbers[1] << std::endl;      // 20
std::cout << *(numbers + 1) << std::endl;  // 20 - hoàn toàn tương đương

Duyệt mảng bằng con trỏ

#include <iostream>

int main() {
    int numbers[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
    int* ptr = numbers;

    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        std::cout << *(ptr + i) << " ";
    }
    // 1 2 3 4 5

    return 0;
}

Sự khác biệt quan trọng: mảng không phải là con trỏ

Dù mảng “phân rã” thành con trỏ trong hầu hết ngữ cảnh, chúng không hoàn toàn giống nhau:

int numbers[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
int* ptr = numbers;

std::cout << sizeof(numbers) << std::endl; // 20 (5 phần tử x 4 byte = kích thước TOÀN BỘ mảng)
std::cout << sizeof(ptr) << std::endl;     // 8 (kích thước của MỘT con trỏ trên hệ 64-bit)

sizeof trên mảng cho biết kích thước toàn bộ mảng, nhưng sizeof trên con trỏ chỉ cho biết kích thước của bản thân con trỏ (thường là 8 byte trên hệ 64-bit) - đây là lý do tại sao khi mảng “phân rã” thành con trỏ khi truyền vào hàm, hàm đó không thể tự biết kích thước mảng.

Tổng kết

• Tên mảng, khi dùng trong biểu thức, tự động chuyển thành con trỏ trỏ đến phần tử đầu tiên
• arr[i] và *(arr + i) là hai cách viết tương đương để truy cập phần tử thứ i
• Phép cộng trên con trỏ tự động “nhảy” theo kích thước của kiểu dữ liệu, không phải theo byte
• Mảng và con trỏ không hoàn toàn giống nhau: sizeof cho kết quả khác nhau giữa hai loại