【C语言】——指针八：指针运算笔试题解析

一、题一

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

  这道题 * (a + 1) 相信大家都没问题，它表示的是数组的第二个元素。
  
我们来重点讲一下*(ptr - 1)。

• 先来看 &a。对数组名进行取地址操作， 取出的是整个数组的地址，虽然数值上与数组首元素相等，但他们是不同的类型。在这里，它类型为 $int（\ast ）[5]$。
    
• 再看 &a + 1 ，这里取出的是整个数组的地址，+1 即跳过整个数组。最后，再强制类型转换成 $int$ * 类型
    
• ptr - 1 此时，指针已经跳过了整个数组，因为此时的 $ptr$ 已经是 $int$* 类型， - 1，后退 4 个字节，即指向数组最后一个元素。
    
• *(ptr - 1) 最后再进行解引用，取出数组最后一个元素

运行结果：

二、题二

//在x86环境下
//假设结构体大小20字节
//程序输出结果是啥
struct Test
{int Num;char* pcName;short sDate;char cha[3];short sBa[4];
}*p = (struct Test*)0x100000;int main()
{printf("%p\n", p + 0x1);printf("%p\n", (unsigned long)p + 0x1);printf("%p\n", (unsigned int*)p + 0x1);return 0;
}

• 首先我们来理解(定义的结构体类型)*p = (struct Test*)0x100000; 什么意思呢？即定义了一个结构体类型，创建了该类型的指针变量 $p$ 。同时，将0x100000这个十六进制数强制类型转换成该结构体指针类型（整数默认 $int$ 类型）后，将其赋值指针变量 $p$ 。
    
• printf("%p\n", p + 0x1); 指针类型 +1，跳过的是该指针所指向元素的类型的大小个字节。这里定义的结构体大小为 20 字节，即跳过 20 字节，因为是十六进制表示，即：0x100000 + 0x14，答案：0x100014
    
• printf("%p\n", (unsigned long)p + 0x1); 第二个 $printf$ 语句，先将 $p$ 强制类型转换成 $unsigned$  $long$ 类型，此时0x100000 仅仅是 一个普通的数字而已，再加 0x1，是单纯的数学上的相加。答案：0x100001
    
• printf("%p\n", (unsigned int*)p + 0x1); 第三个 $printf$ 语句，先将 $p$ 强制类型转换成 $unsigned$ $int$ *类型，$unsigned$ $int$ 大小为 4 个字节，所以 +1 跳过 4 个字节，十六进制表示。答案：0x100004

  
运行结果：

三、题三

int main()
{int a[3][2] = { (0,1),(2,3),(4,5) };int* p;p = a[0];printf("%d\n", p[0]);return 0;
}

• int a[3][2] = { (0,1),(2,3),(4,5) };先来看对数组的初始化。这里有个小坑点： { (0,1 ), (2,3 ), (4,5 ) } 大括号内是三个小括号，表示的是逗号表达式，并不是三个大括号，按行初始化。逗号表达式，从左到右一次执行，整个表达式的结果是最后一个表达式的结果。

  因此数组中存放的数据是：

• p = a[0]; a [ 0 ] 可以看做是二维数组中，第一行数组的数组名，数组名表示的是数组首元素的地址，即 $p$ 中存放的是 1 的地址
    
• printf("%d\n", p[0]); p [ 0 ] 相当于*(p + 0) == *p，即打印 1。
    

运行结果：

四、题四

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;
}

• 理解这题，关键的是理解&p[4][2]和&a[4][2]分别指向哪个元素。
    
• 首先来看&a[4][2]，
• • &$a[4][2]$ 等价于 & * ( * (a + 4)+ 2），& 和 * 相互抵消，即等价于 * (a + 4)+ 2。这里 $a$ 是什么呢？ $a$ 是第一行这个一维数组的地址，类型为 $int(\ast )[5]$。$a$ + 4，指向第五行。再对其进行解引用，得到的是第五行这个数组，即第五行的数组名，即第五行数组首元素的地址，对其 +2，指向第五行第三个元素。

• 接着我们来看&p[4][2]，
• • $p$ 的类型为 $int(\ast )[4]$ ，题目中将 $a$ 的地址给 $p$ ，其实会报警告，因为 $a$ 是 $int(\ast )[5]$ 类型，类型不匹配，但程序能运行。
• • &p[4][2] 等价于* (p + 4)+ 2。首先，我们要理解 $p$ + 1 跳过几个字节。因为 $p$ 的类型为 $int(\ast )[4]$ ，所以在 $p$ 眼里，二维数组 $a$ 是一个每行有 4 个元素的数组，+1 跳过的是 4 个整型，即 16 个字节。而 $p$ + 4 则是过了 16 个整型，即 64 个字节
      
      
• * (p + 4) + 2：对 $p$ 进行解引用，再 +2，这个过程与 * (a + 4)+ 2 相同，即指针移动了两个整型大小的字节，指向第三个元素。
    

• 可以看到，&p[4][2]与&a[4][2]之间相差了 4 个元素，因为&p[4][2]是小地址，所以 &p[4][2] - &a[4][2] = -4
    

• printf("%p,%d\n", &p[4][2] - &a[4][2], &p[4][2] - &a[4][2]); &p[4][2] - &a[4][2]的结果是 - 4，因此以%d的形式打印没问题。那以%p形式打印呢？%p是打印地址，地址肯定是无符号类型。- 4 的补码是11111111 11111111 11111111 11111100，转为十六进制为 FF FF FF FC。
    

运行结果:

五、题五

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\n", *(ptr1 - 1), *(ptr2 - 1));return 0;
}

• 这道题的数组初始化没有坑啊，不用担心。
    
• int* ptr1 = (int*)(&aa + 1); &$aa$：& + 数组名，取出的是整个数组的地址，+1 跳过整个数组，再将其强制类型转换成 $int$* 类型。
    
• int* ptr2 = (int*)(*(aa + 1)); $aa$ 是数组首元素的地址，即第一行的地址，+1 跳过第一行，指向第二行。对其进行解引用，得到的是第二行的数组名，即第二行首元素的地址。其实这里强制类型转换成 $int$ *是多余的，第二行首元素的地址本来就是 $int$ *类型。
    
• printf("%d %d", *(ptr1 - 1), *(ptr2 - 1)); 此时 * $(ptr1-1)$ 与 * $(ptr2-1)$ 都是 $int$ *类型，- 1 后退 4 个字节，即一个整型元素。
    

  
运行结果：

六、题六

int main()
{char* a[] = { "work","at","alibaba" };char** pa = a;pa++;printf("%s\n", *pa);return 0;
}

• char* a[ ] = { "work","at","alibaba" }; 这是一个指针数组，数组中每个元素都放着指向对应字符串的首元素的地址。
    
• char** pa = a; 这里取出数组首元素的地址，因为数组首元素原本类型为指针类型，所以这里 $pa$ 为二级指针。
    
• pa++; $pa$ = $pa$ + 1，指向数组第二个元素的地址。
    
• printf("%s\n", *pa); 对 $pa$ 解引用，得到指向 “$at$” 的地址，打印 $at$。
    

运行结果：

  
  可能有些小伙伴对二级指针有点迷糊，这张图就一目了然啦（这里是 x86 环境下，x64 环境下指针变量大小 8 字节）
  

  
  这里我们可以把各个地址打印出来观察

int main()
{char* a[] = { "work","at","alibaba" };printf("%p\n", &a[0]);printf("%p\n", &a[1]);printf("%p\n", &a[2]);printf("\n");printf("%p\n", a[0]);printf("%p\n", a[1]);printf("%p\n", a[2]);return 0;
}

  
运行结果：

  
  
  
  
  

七、题七

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;
}

  
  要理解这道题，画图是必不可少的，我们先把图画出来

printf("%s\n", **++cpp);
  

• 前置++ 与解引用操作符 $\ast$ 的优先级一致，根据结合性从右往左运算
• 先是 $cpp$ 自增，自增后指向 $cp[1]$
• 第一次解引用，找到 $cp[1]$，第二次解引用找到 $c[2]$
• 最终打印：POINT
    
    
  

printf("%s\n", *-- * ++cpp + 3);
  

• 首先 + 运算符优先级最小，因此 +3 最后才算
• 其他四个操作符优先级一样，根据结合性从左到右计算
• 先是 $cpp$ 自增，自增后指向 $cp[2]$
• $cpp$ 解引用，找到 $cp[2]$
• $cp[2]$ 自减，$c$ + 1 自减为 $c$ ，原本指向 $c[1]$，自减后指向 $c[0]$
• $cp[2]$ 解引用，找到 $c[0]$
• $c[0]$ 指向的是 “ENTER” 字符串的首元素 'E’ ，+3 则指向 ‘E’
• 答案：ER

  
  

printf("%s\n", *cpp[-2] + 3);
  

• 首先来看 $cpp[-2]$，它等价于 *$(cpp-2)$，$cpp$ - 2 后再解引用（注：$cpp$ 本身值没变），找到 $cp[0]$
• 接着，再解引用，找到 $c[3]$
• $c[3]$ 指向 “FIRST” 字符串的首元素 'F’，+3 则指向 ‘S’
• 答案：ST

  

printf("%s\n", cpp[-1][-1] + 1);
  

• $cpp[-1][-1]$ 等价于 * ( * ($cpp$ - 1 ) - 1)，先来看里面的 *($cpp$ - 1)，将其解引用，找到 $cp[1]$
• 接着，再看 *$(cp[1]-1)$，$cp[1]-1$，原本指向 $c[2]$，- 1 后指向 $c[1]$。
• $c[1]$ 指向 “NEW” 字符串的首元素 'N’，+1 则指向 ‘E’
• 答案：EW