为什么要在 (&a) 之前加上 * 来减去 a（a 是数组）？答案

【问题标题】：Why does * need to be put before (&a) to subtract a (a is an array)?为什么要在 (&a) 之前加上 * 来减去 a（a 是数组）？
【发布时间】：2020-08-16 23:38:38
【问题描述】：

我正在学习如何查找数组的长度，但我对这个解决方案感到困惑。我试图在网上找到解释，但似乎没有。

int arr[5] = {5, 8, 1, 3, 6};
   int len = *(&arr + 1) - arr;
   cout << "The length of the array is: " << len;

【问题讨论】：

我很困惑为什么这段代码会不断出现。有一种很好且易于理解的方法来获取数组的大小：sizeof(array)/sizeof(*array)。这既简单又干净。相反，即使是 C++ 专家也不清楚上面显示的代码是否合法。
那个解决方案也不错。只是我想了解两者。
最佳解决方案是std::size(arr) (en.cppreference.com/w/cpp/iterator/size)。无需担心额外的知识，它会按预期工作。

标签： c++ pointers

【解决方案1】：

数组的内存地址和第一个元素的内存地址是一样的，当你对一个指针进行加减时，都是通过它所指向的类型的大小来完成的，所以：

arr 指的是int，&arr 指的是int[5]。
&arr+1 以五个整数的大小递增内存地址。
如果您执行(&arr+1)-arr，则会出现编译错误，因为它们是不同的类型。
如果你做(&arr+1)-&arr你得到1，因为内存地址的偏移量与int[5]的大小相同。
因此，当您执行*(&arr+1) 时，您将获得相同的内存地址但指向int 而不是int[5]。现在你不会得到一个编译错误，因为两个指针都指向int，并且你得到的内存地址的偏移量是int的大小，而不是int[5]。内存地址和类型有时很难解释，我希望我说清楚了。在这里，您可以运行一些代码来查看提到的一些概念：

   int arr[5] = {5, 8, 1, 3, 6};
   int len = *(&arr + 1) - arr;
   
   cout << "arr: " << arr << endl;
   cout << "arr + 1: " << arr+1 << endl;
   cout << "&arr: " << &arr << endl;
   cout << "&arr + 1: " << &arr+1 << endl;
   cout << "*(&arr + 1): " << *(&arr+1) << endl;
   
   // cout << "&arr + 1 - arr: " << &arr+1-arr << endl;
   // error: invalid operands of types ‘int (*)[5]’ and ‘int [5]’ to binary ‘operator-’

   cout << "The length of the array is: " << len;

【讨论】：

您好，谢谢您的回答。这对我帮助很大。但我只想问你是从哪里学来的？有没有关于此类内容的书籍或视频？
恐怕我没有什么特别推荐的...我从大学教授那里学到了这种东西，我不知道在哪里可以找到它的书面或视频，我'对不起。
&arr 是一个指向 int[5] 的指针（这意味着 int(*)[5]），所以当你取消引用它时，你会得到类型 int[5]，我认为这是隐式转换的使用算术运算符时指向 int 指针。 @S.M. 的回答解释它。另外，如果您想了解更多信息，可以查找有关指针运算和算术的信息。

【解决方案2】：

数组arr的类型是int[5]，&arr的类型是int(*)[5]。 (&arr + 1) 增加了sizeof(int[5]) 上的数组地址，因为它是通过指针算法的规则完成的，即计算数组之后的地址。 *(&arr + 1) 是 int[5]，紧跟在 arr 之后的数组，arr[5] 将放置在其中。减法的两个参数衰减到int*。指向 int 的指针相减得到 5。

这可能被认为是未定义的行为，因为属于不同对象存储的指针的减法未定义。带有指向未分配内存的指针（如(&arr + 1)）的表达式的结果也是未定义的。

【讨论】：

"未定义指针订阅" - 你的意思是什么？
我相信这是一个已知的语言缺陷，这是否是 UB 是模棱两可的。前段时间我问了一个类似的问题：Dereferencing one past the end pointer to array type.
订阅 - 这是自动更正导致的打印错误。
好的，更新为不属于同一个数组的指针。
@FrançoisAndrieux • 这是语言中一个有趣的蜘蛛网角。在我看来（因为我不再是语言律师），它似乎是 UB。

【解决方案3】：

首先，获取数组大小的传统方法是sizeof a/sizeof *a。 C++11 增加了std::extent<decltype(a)>::value。当然，没有办法仅从指向它的指针获取数组的大小，如

void f(int x[]) {/* no size here */}

由于数组不是- 的合适操作数，因此右侧操作数会发生数组到指针的转换，从而产生int*。两个操作数都必须是这种类型，这样减法才能产生多个ints。 &arr 当然是指向 array 的指针（int(*)[5] 类型，它传达大小），因此&arr+1 也是如此。添加*（或等效地写(&arr)[1]）会生成一个左值，该左值应该是指“arr 之后的下一个数组”，它本身会衰减为与- 一起使用的指针。

但是，正如索引形式所表明的那样，这涉及到引用一个不存在的数组，因此是未定义的行为。

【讨论】：