为什么C中的指针减法会产生整数？答案

【问题标题】：Why does pointer subtraction in C yield an integer?为什么C中的指针减法会产生整数？
【发布时间】：2016-01-22 20:42:00
【问题描述】：

为什么如果我从一个指针中减去另一个指针（整数指针）而不进行类型转换，结果将是 1 而不是 4 个字节（就像我将两个指针都类型转换为 int 时一样）。示例：

int a , b , *p , *q;
p = &b;
q = p + 1; // q = &a;
printf("%d",q - p); // The result will be one .
printf("%d",(int)q - (int)p); // The result will be 4(bytes). The memory address of b minus The memory address of a.

【问题讨论】：

您的代码调用了未定义的行为。对于指针差异，请使用 ptrdiff_t 和适当的说明符到 printf。
正常的，当你做pointer = pointer + 1时，它增加了1 * sizeof(int *);
@PierreEmmanuelLallemant：我相信你的意思是1 * sizeof(int)，而不是int*。
因为指针算法旨在匹配数组索引。换句话说，array[i] 等价于*(array + i)。
这是一个很好的解释。 @user3386109

标签： c pointers

【解决方案1】：

根据 C 标准（6.5.6 加法运算符）

9 当两个指针相减时，都应该指向相同的数组对象，或超过数组的最后一个元素目的;结果是两者下标的差数组元素....

如果两个指针指向同一个数组的元素，那么正如标准引用中所说的那样

结果是两个数组的下标之差元素

也就是说，您将获得这两个指针之间的数组元素数。就是所谓的指针运算的结果。

如果您将存储在指针中的地址作为整数值相减，那么您将得到与算术减法运算相对应的数字。

【讨论】：

所以q和p之间的减法返回'q'和'p'之间的'距离'。如果 p 指向数组的第一个元素，q 指向最后一个元素。 q - p 返回数组元素个数？
@Călin Calin，您不会将 int 数组索引为 array[0]... array[4]... array[8]... 以考虑数据大小吗？它与指针算法相同。
您在粗体文本之后立即忽略了“或超过最后一个元素”。 q - p 有效。（但使用了错误的格式说明符）。
@CălinCalin 如果第一个指针指向第一个元素，第二个指针指向最后一个元素之后的元素，那么它们的差就是数组中元素的数量。另一方面，如果您将两个指针都转换为 char * 类型，那么差异将以字节为单位给出数组的大小，因为 sizeof(char) 始终等于 q。也就是说，如果您将数组视为字符数组，则数组的元素数等于数组的大小（以字节为单位）。
@CălinCalin 与表达式 (q - p) * sizeof(int) 相同。

【解决方案2】：

为什么如果我从一个指针中减去另一个指针（整数指针）而不进行类型转换，结果将是 1 而不是 4 个字节

这就是指针指向的数据类型的全部意义。查看如下所示的数组上下文可能更容易。关键是无论底层数据类型（此处为long 或double），您都可以使用指针算法来导航数组，而无需关心其元素的大小。换句话说，(pointer + 1) 表示指向下一个元素，无论类型如何。

long l[] = { 10e4, 10e5, 10e6 };
long *pl = l + 1;    // point to the 2nd element in the "long" array.

double d[] = { 10e7, 10e8, 10e9 };
double *pd = d + 2;    // point to the 3rd element in the "double" array.

还要在您的代码中注明：

int a , b , *p , *q;
p = &b;
q = p + 1; // q = &a;   <--- NO this is wrong.

a 和 b 被声明相邻并不意味着a 和 b 被分配相邻在记忆中。所以q 指向b 旁边的内存地址 - 但该地址中的内容是未定义的。

【讨论】：

指向一个未初始化的区域很好，也很常见。这可能在*q = 7 之前初始化内存（变量）。
但绝对不是这段代码中a的地址。
也许不是a，我同意期望它是非常不明智的。

【解决方案3】：

因为ptrdiff_t from 指针减法是相对于所指向元素的大小计算的。这样方便多了；一方面，它告诉你在到达另一个指针之前你可以增加一个指针多少次。

【讨论】：

【解决方案4】：

你在哪里

int a , b , *p , *q;

编译器可以将a 和b 放在任何地方。他们甚至不必彼此靠近。此外，当您减去两个int 指针时，结果的大小是int，而不是字节。

【讨论】：

【解决方案5】：

C 不是汇编语言。所以指针不仅仅是简单的整数——指针是知道如何指向其他事物的特殊人。

指针和指针算术在 C 中的工作方式的基础是它们可以指向数组的连续元素。所以如果我们写

int a[10];
int *p1 = &a[4];
int *p2 = &a[3];

那么p1 - p2 将为1。结果为1，因为a[3] 和a[4] 之间的“距离”为1。结果是 1，因为 4 - 3 = 1。结果是 not 4（如果您知道 ints 在您的机器上是 32 位，您可能会认为它会是这样），因为我们'对汇编语言编程或使用机器地址不感兴趣；我们正在使用数组进行高级语言编程，并且我们正在考虑这些术语。

（但是，是的，在机器地址级别，p2 - p1 的计算方式通常为（p2 中的原始地址值> - p1> 中的原始地址值）/sizeof(int)。 )

【讨论】：