c中的奇怪输出问题答案

【问题标题】：strange output issue in cc中的奇怪输出问题
【发布时间】：2018-06-26 12:43:31
【问题描述】：

1)  #include <stdio.h>
    int main()
  {
       int a[5] = {1,2,3,4,5};
       int *ptr = (int*)(&a+1);
        printf("%d %d", *(a+1), *(ptr-1));
        return 0;
   }

输出为 2 5。 &a 表示a[0] 的地址，所以&a+1 应该是a[1] 的地址。所以ptr 应该是a[1] 的地址。 *(a+1) 将是 2，但 *(ptr-1) 也应该是 2。我不明白它是如何打印 5。

【问题讨论】：

&a 表示a 的地址，而不是a[0]。 a 的类型是int[5]，所以&a + 1 将sizeof(a)（即sizeof(int) * 5）添加到该地址。你想使用int *ptr = (int*)(&a[0] + 1);
用a+1或&a[0] + 1初始化你的ptr，不需要强制转换。
Different Pointer Arithmetic Results when Taking Address of Array的可能重复
如果ptr 确实拥有a[1] 的地址，那么*(ptr - 1) 将是1，而不是2

标签： c pointers

【解决方案1】：

这个表达式很重要：&a+1。这实际上是(&a)+1，它等于(&a)[1]，它是指向数组末尾后一个元素的指针。

如果我们更“图形化”地看它，它看起来像这样，并添加了相关的指针：

+------+------+------+------+------+ |一个[0] |一个[1] |一个[2] |一个[3] |一个[4] | +------+------+------+------+------+ ^ ^ ^ | | | | &a[1] (等于 *(a + 1)) | | | &a[0] (等于 a) | | | &a &a+1

首先，&a 的类型是int (*)[5]，因此您对int * 的强制转换将破坏严格的别名（这会导致未定义的行为）。

其次，由于ptr 有效地指向a[5]，那么ptr - 1 将指向a[4]。

【讨论】：

强制转换(int*)(&a+1) 是否会破坏严格的别名，或者是后续取消引用指针*(ptr-1) 可能会破坏严格的别名？
@chux 甚至没有尝试深入研究规范，我会说它是演员表，因为它告诉编译器指针 &a+1 确实不是。但不要引用我的话！ :)
谢谢 - 嗯，经过审查，我相信 &a+1、(int*)(&a+1) 和 int *ptr = (int*)(&a+1); 都根据 C11 §6.3.2.3 7 进行了很好的定义。然而，这个小问题不应该从一个好的答案中拿走更多的东西
@Michi 最好发布诸如 questions 之类的问题，而不是 cmets。
强制转换永远不会违反严格的别名规则。该规则是关于通过 U 类型的左值访问 T 类型的对象，其中 T 和 U 之间不存在某种关系。

【解决方案2】：

&a不是a[0]的地址，而是a的地址。值可能相同，但 types 不同。当涉及到指针运算时，这一点很重要。

在表达式&a + 1 中，您首先拥有&a，其类型为int (*)[5]，即指向大小为5 的数组的指针。当您向其添加1 时，它实际上将sizeof(a) 字节添加到指针值.所以&a + 1 实际上指向数组末尾的一个字节。然后将此表达式从 int (*)[5] 转换为 int * 并将其分配给 ptr。

当您随后计算 *(ptr - 1) 时，- 运算符从 ptr 的字节值中减去 1 * sizeof(int)，因此它现在指向数组的最后一个元素，即 5，这就是打印出来的。

【讨论】：

【解决方案3】：

&a 将数组的地址作为 数组指针，int (*)[5]。它是一个指向整个数组的指针类型，所以如果你用它做指针运算，+1 将意味着+sizeof(int[5]) 这不是你想要的。

正确代码：

int *ptr = a+1;

值得注意的是，演员 (int*) 隐藏了这个错误。不要使用强制类型转换来消除您不理解的编译器错误！

【讨论】：

the cast (int*) was hiding this bug 如果我将int *ptr = (int*)(&a+1); 更改为int *ptr = *(&a+1);，会发生什么。因为它似乎是一样的。现在 ptr 指向 int (*)[5] 并且没有 Cast。
没有bug；该代码正在尝试（并成功）显示a 的最后一个元素。您的“正确代码”将显示第一个元素。
@Michi 您不能从int (*)[5] 隐式转换为int*，它们不是兼容的指针类型。 int *ptr = *(&a+1); 很好，只是它指向不知名的地方。
@M.M 目前还不清楚意图是什么。然而，很明显&a+1 指向数组末尾之外，而不是最后一个元素。 int* 与 int (*)[5] 不兼容，它们也不一定是别名。我不认为对数组指针进行指针运算然后转换为int* 是明确定义的行为。我们可以在不调用 UB 的情况下将 1 项指向数组之外，但在这种情况下，它最终会超出 1 个数组，而不是 1 个 int。

【解决方案4】：

首先，您说：&a 表示a[0] 的地址，所以&a+1 应该是a[1] 的地址？ 不，你错了。 &a 表示a 的地址，而不是a[0]。 &a+1 表示它以整个数组大小递增，而不仅仅是一个元素大小，a+1 表示a[1] 的地址。

这里

int a[5] = {1,2,3,4,5};

假设a 的基地址是0x100

    --------------------------------------
    |   1   |   2   |   3  |   4   |   5  |
    --------------------------------------
   0x100   0x104   0x108   0x112  0x116 ..  
   LSB
    |
    a

当你在做的时候

int *ptr = (int*)(&a+1);

ptr 点在哪里？第一次执行(&a+1)，它得到整个数组大小的增量，即

(&a+1) == (0x100 + 1*20) /* &a+1 here it increments by array size */
       == 0x120

所以现在ptr 指向

    --------------------------------------
    |   1   |   2   |   3  |   4   |   5  |
    --------------------------------------
   0x100   0x104   0x108   0x112  0x116  0x120  
    a                                     |
                                         ptr points here

现在当你像打印一样

printf("%d %d", *(a+1), *(ptr-1));

这里

*(a+1) == *(0x100 + 1*4) /* multiplied by 4 bcz of elements is of int type*/
       == *(0x104) /* value at 0x104 location */
       == 2 (it prints 2)

和

*(ptr-1)  == *(0x120 - 1*4)
          == *(0x116) /* prints value at 0x116 memory location */
          == 5

注意：-这里

int *ptr = (int*)(&a+1);

&a 的类型是 int(*)[5] 即指向 5 个元素的数组的指针，但您正在转换为 @someprogrammerdude 所指出的 int* 类型，它打破了严格的别名并导致未定义的行为。

正确的是

int *ptr = a+1;

【讨论】：