C语言面试那些事儿──一道指针与数组问题

清泛网

首先看如下代码：

1. int main(int argc, char** argv)
   
2. {
   
3.     int a[5] = {1,2,3,4,5};
   
4.     int* ptr = (int*)(&a + 1);
   
5.     printf("%d,%d\n", *(a+1), *(ptr-1));
   
6.     return 0;
   
7. }

复制代码

这道题在很多所谓经典C语言面试题里是常见的不能再常见，你知道输出结果吗？

答案是：2,5

但是仍有许多人不能答对，也包括当初的我。这道题简简单单，但是考察了不少于如下内容：数组指针、数组首地址概念、数组指针和数组首地址和数组首元素地址之间的关系，指针运算规则，指针类型，int型长度，指针长度，类型转换…这些概念如果有一个及以上不是那么太清楚的话，很容易答错。

为方便讨论，先开始理解如下关系：

以下是某次在Ubuntu 10.10-desktop-i386 + gcc 4.4.5的运行结果：

size of a: 20 (bytes) （Why? 因为机器是32位的, size of int 为 4 bytes，a有5个int）

size of ptr: 4 (bytes) （ptr是指针，永远不要忘记，32位字长的机器，指针长度是4）

ptr的地址：bfb5c52c （取决于具体情况，这里只是为了方便理解和讨论）

a的地址(&a)：bfb5c518

a[0]的地址：bfb5c518

a[1]的地址：bfb5c51c

&a + 1：bfb5c52c （&a[0]:bfb5c518 -- &a[1]:bfb5c51c -- &a[2]:bfb5c520 -- &a[3]:bfb5c524 -- &a[4]:bfb5c528 -- &a[5]:bfb5c52c）

注意&a[5]只是这里的书面表示，其实已经在数组范围之外了，当然利用数组地址a取a[5]的地址本身是合法的。

下面具体解释：

• a是数组地址，根据C语言语义，即数组首元素的地址，首元素是int类型，故首元素地址应为int*类型，故a的类型为int*；
• &a是数组指针，其值与a相同，但含义却不同，即类型不同，各位能准确给出&a的类型吗？是 int (*)[5]，难理解吗？还记得那篇《C堆上申请二维数组》里面提到的a的类型吗？这正是C语言指针较晦涩和难懂的地方。
  

理解了这两点的话，上述问题则十分简单：

a + 1：现在把a看作一个指针，指针+1操作，根据C语言语义，实际增加偏移量的是指针指向类型的长度，即32位机器下的int型，即4字节，故a+1就是&a[1]，那么*(a+1)就是a[1]，即2;

&a + 1：现在把&a看作一个指针（不知道怎么“看作”？ int (*b)[5] = &a），那么&a + 1实际增加的偏移量是其指向类型(int (*)[5])的长度，即20字节，故&a + 1其实是a+5，即&a[5]（虽然a[5]是越界访问，但&a[5]没啥问题，这就是C语言）。

好了，现在已知&a+1的值是a+5，但其类仍然是int (*)[5]，现在ptr指向&a+1且通过强制类型转换变成了int*，那么ptr-1是什么呢？因为ptr已经是int*类型了，ptr-1即向前移动4字节，即a+4，即&a[4]，那么*(ptr-1)就是a[4]，即5。

是否觉得十分困难？慢慢来吧。这也正是C语言难和强大的冰山一角。

再补充一句：以下关系的值（地址）是一样的：

a = &a = &a[0]，不信可以试试喔！

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来源：http://ccixx.com

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有点深奥