C語言面試那些事兒──一道指標與數組問題

首先看如下代碼：

1 int main(int argc, char** argv)2 {3     int a[5] = {1,2,3,4,5};4     int* ptr = (int*)(&a + 1);5     printf("%d,%d\n", *(a+1), *(ptr-1));6     return 0;7 }

這道題在很多所謂經典C語言面試題裡是常見的不能再常見，你知道輸出結果嗎？

答案是：2,5

但是仍有許多人不能答對，也包括當初的我。這道題簡簡單單，但是考察了不少於如下內容：數組指標、數組首地址概念、數組指標和數組首地址和數組首元素地址之間的關係，指標運算規則，指標類型，int型長度，指標長度，類型轉換…這些概念如果有一個及以上不是那麼太清楚的話，很容易答錯。

為方便討論，先開始理解如下關係：

以下是某次在Ubuntu 10.10-desktop-i386 + gcc 4.4.5的運行結果：

size of a: 20 (bytes) （Why? 因為機器是32位的, size of int 為 4 bytes，a有5個int）

size of ptr: 4 (bytes) （ptr是指標，永遠不要忘記，32位字長的機器，指標長度是4）

ptr的地址：bfb5c52c （取決於具體情況，這裡只是為了方便理解和討論）

a的地址(&a)：bfb5c518

a[0]的地址：bfb5c518

a[1]的地址：bfb5c51c

&a + 1：bfb5c52c （&a[0]:bfb5c518 -- &a[1]:bfb5c51c -- &a[2]:bfb5c520 -- &a[3]:bfb5c524 -- &a[4]:bfb5c528 -- &a[5]:bfb5c52c）

注意&a[5]只是這裡的書面表示，其實已經在數組範圍之外了，當然利用數組地址a取a[5]的地址本身是合法的。

下面具體解釋：

• a是數組地址，根據C語言語義，即數組首元素的地址，首元素是int類型，故首元素地址應為int*類型，故a的類型為int*；
• &a是數組指標，其值與a相同，但含義卻不同，即類型不同，各位能準確給出&a的類型嗎？是 int (*)[5]，難理解嗎？還記得我那篇《C堆上申請二維數組》裡面提到的a的類型嗎？這正是C語言指標較晦澀和難懂的地方。

理解了這兩點的話，上述問題則十分簡單：

a + 1：現在把a看作一個指標，指標+1操作，根據C語言語義，實際增加位移量的是指標指向類型的長度，即32位機器下的int型，即4位元組，故a+1就是&a[1]，那麼*(a+1)就是a[1]，即2;

&a + 1：現在把&a看作一個指標（不知道怎麼“看作”？ int (*b)[5] = &a），那麼&a + 1實際增加的位移量是其指向類型(int (*)[5])的長度，即20位元組，故&a + 1其實是a+5，即&a[5]（雖然a[5]是越界訪問，但&a[5]沒啥問題，這就是C語言）。

好了，現在已知&a+1的值是a+5，但其類仍然是int (*)[5]，現在ptr指向&a+1且通過強制類型轉換變成了int*，那麼ptr-1是什麼呢？因為ptr已經是int*類型了，ptr-1即向前移動4位元組，即a+4，即&a[4]，那麼*(ptr-1)就是a[4]，即5。

是否覺得十分困難？慢慢來吧。這也正是C語言難和強大的冰山一角。

再補充一句：以下關係的值（地址）是一樣的：

a = &a = &a[0]，不信可以試試喔！