賭你會懵的C語言指針進階數(shù)組場景解析
正片開始
細化指針這一部分內(nèi)容,現(xiàn)在著重把一些指針的運用情景搬出來康康,如果對指針盤的不是非常熟練,或者指針還出于入門階段的鐵子請繞道(暈頭警告)
直接給大家盤個套餐:
一維數(shù)組
int a[] = {1,2,3,4,5}; printf("%d\n",sizeof(a)); printf("%d\n",sizeof(a+0)); printf("%d\n",sizeof(*a)); printf("%d\n",sizeof(a+1)); printf("%d\n",sizeof(a[1])); printf("%d\n",sizeof(&a)); printf("%d\n",sizeof(*&a)); printf("%d\n",sizeof(&a+1)); printf("%d\n",sizeof(&a[0])); printf("%d\n",sizeof(&a[0]+1));
問題很簡單,這組 printf 的值是多少?小朋友你是否有些許害怕,但是沒有關(guān)系我們逐個擊破,這是后續(xù)內(nèi)容的基礎(chǔ)
記住你的答案,來看看編譯器是怎么解析的:
首先我們應(yīng)該知道數(shù)組名代表的是數(shù)組首元素的地址,但是要知道我們有兩種例外:
1.sizeof (),()內(nèi)是數(shù)組名時,代表的就是整個數(shù)組,計算的就是數(shù)組的大小,單位是字節(jié);
2. & 數(shù)組名時,表示的也是整個數(shù)組,取出的就是整個數(shù)組地址;
除了以上兩種情況,其余的所有數(shù)組名都表示首元素地址!
所以
1.sizeof(a)
就是直接將數(shù)組名放進去,算出的就應(yīng)該是 sizeof(int)*5 = 20
2.sizeof(a+0)
此時不只有數(shù)組名,因此 a 代表首元素地址,a+0 等價于 a,是地址大小,在32位/64位平臺下對應(yīng) 4/8 字節(jié)大小
3.*a
,不只有數(shù)組名 a 代表首元素地址,解引用得到首元素,sizeof(a)= sizeof(int)= 4
4.a+1
老規(guī)矩還是首元素地址+1,就是第二個元素地址,是地址大小為 4/8 字節(jié)
5.a[ 1 ]
,大小為4
6.&a
為整個數(shù)組地址,但是地址終歸是 4/8 字節(jié)
7. * &a
,&a
是類型為 int()[4] 的數(shù)組指針,解引用數(shù)組地址為整個數(shù)組,大小 20
8. &a +1
取出整個數(shù)組地址,一個數(shù)組指針的單位就是整個數(shù)組,+1 就會跳過整個數(shù)組,大小還是為第二個數(shù)組地址,大小 4/8
9. &a[0]
,首元素地址,4/8
10. &a[0] + 1
,第二個元素地址,4/8
字符數(shù)組
char a[] = {'a','b','c','d','e','f'}; printf("%d\n",sizeof(a)); printf("%d\n",sizeof(a+0)); printf("%d\n",sizeof(*a)); printf("%d\n",sizeof(a[1])); printf("%d\n",sizeof(&a)); printf("%d\n",sizeof(&a+1)); printf("%d\n",sizeof(&a[0]+1));
和上面同理,再來看看編譯器怎么解答的:
1.a
是數(shù)組名,首元素地址計算整個數(shù)組大小為 6
2.a + 0
,首元素地址 + 0 還是首元素地址,4/8
3.*a
,首元素大小 ,1
4.1
5.&數(shù)組名為整個數(shù)組地址,4/8
6.跳過一個數(shù)組,下一個數(shù)組地址,4/8
7.第二個元素地址,4/8
這么簡單?nonono,這才剛剛開始
char a[] = {'a','b','c','d','e','f'}; printf("%d\n",strlen(a)); printf("%d\n",strlen(a+0)); printf("%d\n",strlen(*a)); printf("%d\n",strlen(a[1])); printf("%d\n",strlen(&a)); printf("%d\n",strlen(&a+1)); printf("%d\n",strlen(&a[0]+1));
我還是先把運行結(jié)果啪出來吧:
誒?怪誒,打印7下出來2個?nnd給我玩陰的是吧。這里首先強調(diào)一下,sizeof 是操作符,海納百川來啥算啥,‘ \0 ’也會照收,而 strlen 是傲嬌的庫函數(shù),傲嬌在于strlen 針對的是 \0 之前的字符串長度(個數(shù)),而且不包含 ‘ \0 ’。
1.a 數(shù)組名,沒有在 sizeof 內(nèi)部,為首元素地址,我們知道 strlen 在遇到 \0 之前是不會停下來的,字符數(shù)組我們沒有給到 \0就是沒有,因此什么時候遇到他我們不知道,起碼會比當前數(shù)組大,不知道嘛時候停就是個隨機值
2.同理,隨機值
3.首元素地址解引用為首元素 ‘a’,strlen 需要的是一個地址,此時會從把‘a’ 默認為一個地址,a的ASCII碼值為 97,就會從內(nèi)存中地址為 97 的地方開始往后數(shù)字符個數(shù),但是注意 97 不屬于我原本分配的內(nèi)容,屬于非法訪問內(nèi)存,直接報錯崩潰垮掉
4.同理,報錯
5.數(shù)組的地址,雖然和 strlen 參數(shù)類型有所差異,但還是從第一個位置向后數(shù),那就是隨機值啦
6.跳過一個數(shù)組的地址,依然是隨機值
7.第二個元素地址,依然依然是隨機值
那么就又雙可以聯(lián)想到字符串了,引入指針變量進行討論:
char* p = "abcdef"; printf("%d\n",sizeof(p)); printf("%d\n",sizeof(p+1)); printf("%d\n",sizeof(*p)); printf("%d\n",sizeof(p[0])); printf("%d\n",sizeof(&p)); printf("%d\n",sizeof(&p+1)); printf("%d\n",sizeof(&p[0]+1)); printf("%d\n",strlen(p)); printf("%d\n",strlen(p+1)); printf("%d\n",strlen(*p)); printf("%d\n",strlen(p[0])); printf("%d\n",strlen(&p)); printf("%d\n",strlen(&p+1)); printf("%d\n",strlen(&p[0]+1));
直接看結(jié)果吧,這下就感覺出有點意義不明了,結(jié)果對應(yīng)哪個數(shù)據(jù)都不知道了,所以這時候自主分析的價值就出來了
- p是一個指針,sizeof 算指針的大小,4/8字節(jié)
- p+1,就是 p 的值加1,字符指針p是一個地址,數(shù)值上+1是 b 的地址,所以大小 4/8字節(jié)
- p 為char* 的指針,解引用訪問首元素,大小為 1
- 小問號你是否有很多朋友,指針為啥還可以 [0] ?其實 p[0] 等價于 *(p+0),p是首元素地址,p+0亦是,解引用出來就是首元素,1
- p是地址,&p是對地址取地址,也就是二級指針,是地址那就是 4/8
- 跳過一個char*的地址即跳過了一個p的地址,本質(zhì)上還是地址,4/8
- p[0]為首元素,取地址+1 為第二個元素的地址,4/8
1.在 “abcdef”中是隱含了一個‘ \0 ’的,所以傳入p算出大小為 6
2.同理,從第二個元素開始,5
3.解引用為a,97,報錯
4,等價于*p,就是首元素,報錯
5,取數(shù)組地址的地址往后數(shù)字符串,為隨機值
6.+1跳過一個地址的地址往后數(shù),依然是隨機值
7.第二個元素的地址往后數(shù),隨機值,等價于 p+1
二維數(shù)組
int a[3][4] = {0}; printf("%d\n",sizeof(a)); printf("%d\n",sizeof(a[0][0])); printf("%d\n",sizeof(a[0])); printf("%d\n",sizeof(a[0]+1)); printf("%d\n",sizeof(*a[0]+1)); printf("%d\n",sizeof(a+1)); printf("%d\n",sizeof(*(a+1))); printf("%d\n",sizeof(&a[0]+1)); printf("%d\n",sizeof(*(&a[0]+1))); printf("%d\n",sizeof(*a)); printf("%d\n",sizeof(a[3]));
看一下運行結(jié)果:
1.a數(shù)組名,為整個數(shù)組,124 = 48
2.數(shù)組首元素,14 = 4
3.數(shù)組第一行元素,44 = 16
4.a[0]此時為首元素地址,即a[0]|0] 地址,+1為 a[0]|1] 地址,4/8
5.等價于a[0] [1],,14 = 4
6.數(shù)組名不是單獨存放為第一行地址,+1表示第二行地址,4/8
7.解引用為第二行元素,44 = 16
8.a[0]為第一行地址,&a[0]+1為第二行地址,4/8
9.解引用為第二行元素,44 = 16
10.解引用首元素地址為第一行,44 = 16
11.淦!好怪!數(shù)組只有3行卻搞出個 a[3],這不越界了嗎?其實編譯器會很聰明的自行推算,按照已給數(shù)組排列就是 44 = 16
整點硬菜
熱身完了,來整點題目,讓你混亂的大腦脈動回來(雪上加霜)
1.
int main() { int a[6] = {1,2,3,4,5,6}; int *ptr = (*int)(&a+1); printf("%d %d",*(a + 1),*(ptr - 1)); return 0; }
ptr 是int類型指針,&a是數(shù)組地址,+1跳過一個數(shù)組,指向數(shù)組末位的地址,強轉(zhuǎn)為 int* 類型,*(a+1)首元素地址+1再解引用得到第二個元素 ,ptr - 1指向 5 的地址,所以答案為 2,5。
2.
//假設(shè)stu 大小為 20 字節(jié) struct stu { char* name; int age; float score; } *p; int main() { (struct stu*)p =0x100000; printf("%p\n",p + 0x1); printf("%p\n",(unsigned long)p + 0x1); printf("%p\n",(unsigned int*)p + 0x1); return 0; }
p是一個指針類型指向結(jié)構(gòu)體,代表結(jié)構(gòu)體的地址, p + 0x1 就是地址數(shù)值上進行 + 0x1 操作,p = 0x100000 ,我們知道 int* +1 跳過4個字節(jié),char* + 1跳過1 個字節(jié),我們這里是結(jié)構(gòu)體類型,就跳過 20 個字節(jié),20 化成16進制相加就是 0x100014
p 強轉(zhuǎn)為 unsigned long 其實就是整型,p 就是一個純純的數(shù)字了,那0x100000 既然已經(jīng)是“數(shù)字”了,那就有了可以直接加減的屬性,就是 0x100001
p強轉(zhuǎn)成無符號整型指針類型, 一個指針類型是 4 個字節(jié),結(jié)果就是 0x100004
到這里是不是有內(nèi)味兒了,那咱繼續(xù)
3.
int main() { int a[4] = {1,2,3,4}; int* ptr = (int*)(&a+1); int* ptr2 = (int*)((int)a+1); printf("%x %x",ptr[-1],*ptr2); return 0; }
此題請仔細思考,大坑警告!
ptr 為整型指針,&a為整個數(shù)組地址,+1跳過整個數(shù)組來到末位的地址,再強轉(zhuǎn)成 int * 類型(這里大可不必,因為它本來就是一個 int * 指針)ptr[-1] 等價于 * (ptr - 1),再代入 ptr 就代表最末地址 -1 來到 4 的地址,ptr[-1 ]就是 4。
ptr2中 a為首元地址,這里注意優(yōu)先級問題,先強轉(zhuǎn)成 int 就是個純純的數(shù)字可以直接進行 +1 操作,即地址進行了數(shù)值+1,格局高不高就要看下一步,接下來需要考慮 大小端問題,因為我們是小端存儲,按照低位字節(jié)在低地址處,所以 1,2,3,4 在內(nèi)存中是這樣的:
…… | 01 | 00 | 00 | 00 | 02 | 00 | 00 | 00 | 03 | 00 | ……
假設(shè) 01 地址是 0x01,int 強轉(zhuǎn)后 a +1 偏移一個字節(jié),指向的就是 01 后面一個 00 的位置,所以 ptr2 就指向這個位置,我們解引用拿到他的值就是整型大小的值就是 00 00 00 02,再以小端的形式拿出來就是 20 00 00 00。
4.
int main() { int a[3][2] = {(0,1),(2,3),(4,5)}; int* p; p = a[0]; printf("%d",p[0]); return 0; }
p[0] 等價于*(p+0),p = a[0], 就是*a[0] ,a[0] 是首元素地址,那么問題來了:是 0 的地址嗎?
請仔細看看我們二維數(shù)組的逗號表達式,其實整個數(shù)組就只有 3 個元素:1,3 5;他們在數(shù)組中排列出來是:
1 | 3
5 | 0
0 | 0
所以解引用出來就是 1。
今天就到這兒吧,摸了家人們
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