【C语言】深度理解指针(下)

淩亂°似流年 2024-04-25 20:04 10阅读 0赞

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### 一. 前言💎 ###

昨晚整理博客时突然发现指针还少了一篇没写，今天就顺便来补一补。上回书说到，emmm忘记了，没事，我们直接进入本期的内容:

> 本期我们带来了几道指针相关笔试题的解析，还算是相对比较轻松的。话不多说，让我们来看看吧 👀

哦对了，如果对前两期有兴趣的话可以点击以下链接进行跳转：

> [【C语言】深度理解指针（上）][C]  
> [【C语言】深度理解指针（中）][C 1]

### 二. 经典笔试题详解✨ ###

#### 1. 笔试题NO.1 ####

//程序的结果是什么？
    int main()
    {
        int a[5] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
        int* ptr = (int*)(&a + 1);
        printf("%d,%d", *(a + 1), *(ptr - 1));
        return 0;
    }

> 答案是2，5

*  首先，在\*(a+1)中，数组名a单独出现，代表首元素地址，则a+1为第二个元素地址，解引用后就是2。这相比大家都没有问题。

*  关键在于第二个，&a是取出的是整个数组的地址，+1后指针就越过数组指向下一个位置。但是由于强转为整形指针赋给了ptr，因此ptr-1其实是移动了一个整形4个字节的大小而不是移动了整个数组的大小，因此（ptr-1）就回到了最后一个元素，解引用后即为5。

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#### 2. 笔试题NO.2 ####

//程序的结果是什么？
    struct Test
    
    {
        int Num;
        char* pcName;
        short sDate;
        char cha[2];
        short sBa[4];
    }*p;
    
    //假设p 的值为0x100000。 如下表表达式的值分别为多少？
    int main()
    {
        printf("%p\n", p + 0x1);
        printf("%p\n", (unsigned long)p + 0x1);
        printf("%p\n", (unsigned int*)p + 0x1);
        return 0;
    }

> 答案是：  
> 10000014  
> 10000001  
> 10000004

*  首先第一步：通过计算可以得出Test结构体类型的大小为20个字节(不会求的可以查阅鄙人上期相关内容)。

*  然后看第一个：p是一个结构体类型的指针，0x代表16进制，因此p+1就是指针向后移动了一个结构体类型20个字节。这里可能会有疑问，移动了20个字节，那不应该是10000020吗？这里需要注意的是，%p打印出来的地址是以16进制的方式来表示的，而20=16+4，用16进制来表示正好就是14，所以答案是10000014而不是10000020。

*  然后第二个：将p强制类型转换为无符号长整形。虽说进行了强制，但也只是强转，并没有改变变量p在内存中存放的数据。由于p变成了无符号长整形，所以p+1就不再是指针的加减了，而是普通的算术加减，p+1的值就为10000001。

*  第三个也很好办，将p强转为无符号整形指针，p+1就向后移动了4个字节，也就是一个无符号整形的大小，最后的值为10000004。

#### 3. 笔试题NO.3 ####

//在小端机器上，程序的结果是什么？
    int main()
    {
        int a[4] = { 1, 2, 3, 4 };
        int* ptr1 = (int*)(&a + 1);
        int* ptr2 = (int*)((int)a + 1);
        printf("%x,%x", ptr1[-1], *ptr2);
        return 0;
    }

> 答案是4和2000000。这道题还是挺有意思的，不急，听我慢慢道来。

*  第一个答案应该没有疑问：&a取出的是整个数组的地址，+1后越过数组指向下一位置，强转成整形指针后赋给ptr1，而ptr1\[-1\]就相当于\*(ptr-1)。发现了没有，与我们第一道题一模一样，最后的答案就是最后一个元素4。

![b160de87bbf5483d89b4c293337053db.png][]

*  有意思的是第二个：a为数组名，代表首元素地址，将a强转为整形然后+1后再强转为整形指针赋给ptr2，与上一题同理，最终ptr2实际上只偏移了1个字节，即指向第一个元素的第二个字节处。那么第一个元素1的第二个字节到底是什么呢？这就要取决于多字节数据在内存中的存储方式了，分为以下两种：

> **大端模式(big endian)：**将数据的低字节保存到内存的高地址处  
> **小端模式(little endian)：**将数据的低字节保存到内存的低地址处  
> 注：一般我们日常使用的计算机都是以小端模式进行存储

那么，根据题目的要求，我们可以画出数组在小端机器上内存的存储情况（数据的表示均为16进制）：

![448b6b9476d246b2bdb0ab4eb099e368.png][]

*  由于ptr2是整形指针，解引用就向后访问4个字节，依次取出00，00，00，02。而由于我们是小端模式，低地址为数据的低字节位，因此最终\*ptr的值就为02000000，与答案相符。

#### 4. 笔试题NO.4 ####

//程序的结果是什么？
    #include <stdio.h>
    int main()
    {
        int a[3][2] = { (0, 1), (2, 3), (4, 5) };
        int *p;
        p = a[0];
        printf( "%d", p[0]);
     return 0;
    }

> 答案是1。

*  本题不难，就是要注意到数组初始化里面是小括号而不是花括号。初始化列表里面是三条逗号表达式，每个逗号表达式的值都是最后一个表达式的值，即(0，1)==1；(2，3)==3；(4，5)==5。因此整个数组其实就初始化了3个数，如下：

![b08d75493c0d4147bd5072d7a4f65a1b.png][]

*  由于p=a\[0\]，因此p就表示第一个一维数组的数组名，因此p\[0\]就是这个一维数组的第一个元素1。

#### 5. 笔试题NO.5 ####

//程序的结果是什么？
    int main()
    {
        int a[5][5];
        int(*p)[4];
        p = a;
        printf( "%p,%d\n", &p[4][2] - &a[4][2], &p[4][2] - &a[4][2]);
        return 0;
    }

> 答案是FFFFFFFC和-4。本题最好的解决方式是 画图，通过画图我们可以很明显直观的看出答案：

![67503549bca14164abfb9fbaef7c344b.png][]

*  我们画出如上的示意图，其中&p\[4\]\[2\]与&a\[4\]\[2\]的位置如上图所示👆注意，p是个指向含4个整形元素的数组的指针，因此p每次+1都越过4个整形的空间。

*  两个指针相减的结果就是两个指针之间的元素个数。我们看图发现&p\[4\]\[2\]和&a\[4\]\[2\]之间有4个元素，由于是低地址减去高地址，因此最后的结果就为-4，而-4用%p来打印就是FFFFFFFC(16进制)

#### 6. 笔试题NO.6 ####

//程序的结果是什么？
    int main()
    {
        int aa[2][5] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 };
        int *ptr1 = (int *)(&aa + 1);
        int *ptr2 = (int *)(*(aa + 1));
        printf( "%d,%d", *(ptr1 - 1), *(ptr2 - 1));
        return 0;
    }

> 答案是10和5。

*  &aa为取出的是数组的地址，+1后越过整个二维数组指向下一位置。然后将其强转为int\*指针赋给ptr，此时由于ptr是整形指针，-1偏移一个整形的大小指向数组的最后一个元素，即10。

*  \*（aa+1）等价于aa\[1\]，是第二个一维数组的数组名，数组名代表首元素地址，因此ptr2-1就偏移了一个整形的大小指向上一个数组的最后一个元素，即5。

![78b2b41ed81843feb80a292b545f1999.png][]

#### 7. 笔试题NO.7 ####

//程序的结果是什么？
    #include <stdio.h>
    int main()
    {
        char* a[] = { "work","at","alibaba" };
        char** pa = a;
        pa++;
        printf("%s\n", *pa);
        return 0;
    }

> 答案是at

*  字符串常量的字面值是其首元素的地址。因此a数组的元素实际上是三个char\*类型的指针，每个char\*指针指向对应的字符串，如下：

![f07775f9321b4e098ac0f9db057bca25.png][]

*  a是数组名，代表首元素地址，由于首元素是char\*类型的指针，因此用二级指针pa接收。

*  pa是首元素地址，+1后即为第二个元素的地址，解引用后即为第二个元素。结合上图我们可以得出第二个元素就是字符串at的首元素地址，因此按照%s格式打印后结果为at。

#### 8. 笔试题NO.8 ####

//程序的结果是什么？
    int main()
    {
        char* c[] = { "ENTER","NEW","POINT","FIRST" };
        char** cp[] = { c + 3,c + 2,c + 1,c };
        char*** cpp = cp;
        printf("%s\n", **++cpp);
        printf("%s\n", *-- * ++cpp + 3);
        printf("%s\n", *cpp[-2] + 3);
        printf("%s\n", cpp[-1][-1] + 1);
        return 0;
    }

> 答案是：  
> POINT  
> ER  
> ST  
> EW

*  我的天，这是嘛呀，太吓人了吧这些表达式！不急，我们画个图先：

![f57f7fde9c8048f38b45fb46c45cba1e.png][]

*  根据题目我们画出了如上关系图👆。首先是第一个：cpp指向cp数组的第一个元素，++cpp即指向cp数组第二个元素，因此\*++cpp值为c+2。而c+2又指向c\[2\]，因此\*\*++cpp最终就为c\[2\]。c\[2\]为字符串"POINT"的首元素地址，按照%s来打印即为POINT。

*  然后是第二个：需要注意的是，前一条语句中cpp已经++自增一次了，自增后关系图如下：

![2fdb58bf72b84f0fa1651f84e18bc06a.png][]

*  同理，++cpp即指向cp的第三个元素，解引用后即为c+1，而c+1指向c\[1\]，因此再--后就为c\[0\]，即\*--\*++cpp的结果为c\[0\]，c\[0\]是字符串"ENTER"的首元素地址，+3后即指向字符E，用%s打印后结果为ER。

*  接着是第三个：依旧要根据上条语句的自增自减语句对关系图进行更新：

![a68dbcee7c7e4ca3826c3ba05f1c5c04.png][]

*  cpp\[-2\]可以等价为\*(cpp-2)，即为c+3，再对其解引用后为c\[3\]，c\[3\]为字符串"FIRST"的首元素地址，+3后就指向字符S，用%s打印后结果为ST。

*  最后是第四个：由于上一步没有自增自减语句，因此关系图不变：

![82f4b40c8e434b97ba6e3ea84565e869.png][]

*  cpp\[-1\]\[-1\]可以等价为\*(\*(cpp-1)-1)。cpp-1指向cp第二个元素，解引用后即为c+2。然后c+2指向c数组的第3个元素，-1并解引用后即为c数组的第2个元素c\[1\]。然后c\[1\]为字符串"NEW"的首元素地址，+1后即指向字符E，用%s打印后结果为EW。

### 三. 总结✈ ###

> 做完这8道题目，不得不说，画图真的是一个非常好的解题方法。有些题目，尽管看似十分复杂，当我们把示意图画出来时，问题就迎刃而解，非常直观。因此 我们在日常分析题目时要擅于画图。  
> 通过这三期的学习，相信我们对指针有了较深的理解，赶紧下去尝试尝试吧，可千万不要一看就会，一写就废 😁

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***以上，就是本期的全部内容啦***🌸

***制作不易，能否点个赞再走呢***🙏

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[C]: http://t.csdn.cn/XrXwt
[C 1]: http://t.csdn.cn/KJSmu
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