一道C语言试题 ---转

fp_moon

int main(void)
{
    int a[4] = {1, 2, 3, 4};
    int *ptr1=(int *)(&a+1);
    int *ptr2=(int *)((int)a+1);
    printf("%x, %x/n", ptr1[-1], *ptr2);
    return 0;
}
问，在x86平台下输出啥？
 
题目虽然恶心了点，但作为一个例子来分析，还是挺好玩的。学过C语言的朋友可以暂且不看下文，自己试着分析一下，看看结果跟我的是否一样，也不失为一件趣事。
下面把这道题牵涉到的所有边边角角的问题梳理一遍，详细讨论如下：
1、&a+1
首先明确，a是一个具有4个整型变量的数组的名字，具体地说是这种数组的首元素的首地址，而&a是数组的首地址，请注意措辞。而关于指针加1，则需要指针运算的知识。没学过指针运算或者已经忘记了这个知识点的朋友们，下面就是关于指针运算你需要知道的事实：
就像上面的例子那样，式子&a+1表示的是指针加法运算，而不是普通的数值加法运算，之所以会这样是因为&a是一个指针而非普通数值(虽然它本质上也是一个整数)。那么你会问：加入此时&a=0xFFFF5700，那么&a+1是多少呢？答案是：取决于&a的类型 。
    a) 如果&a是一个指向char型的指针，那么&a+1 = 0xFFFF5701
    b) 如果&a是一个指向short型的指针，那么&a+1 = 0xFFFF5702
    c) 如果&a是一个指向int型的指针，那么&a+1 = 0xFFFF5704 (32位机器)
    d) 如果&a是一个指向某种结构体struct foo的指针，那么&a+1 = 0xFFFF5700+sizeof(struct foo)
    ……
还没看出端倪吗？没错，指针加1不是指针内容简单地加1，而是让指针指向下一个数据 ，加2就是让指针指向下两个数据，这个数据的类型就是指针指向的类型，所以指针的加法究竟会让这个指针指向哪里，取决于这个指针指向的数据类型。
 
因此，综上所述，当&a与整数1做加法时，实际上是指针的加法，加1的含义是：令指针a指向下一个数据 ，下一个数据是啥？当然是紧挨着的下一个具有4个整型变量的数组了（因为&a的类型是指向具有4个整型变量的数组的指针嘛），于是a的指向了4的下一个地址，在用此值初始化ptr1，因此ptr1的指向如图所示：

由于在ptr1初始化的时候，令&a+1强制转换成整型指针（关于类型转换的详细讨论请参考http://blog.csdn.net/seton040/archive/2009/10/19/4699869.aspx），因此ptr1[-1]相当于把ptr1往前挪一个整型大小，即4个字节。 如下图：

显然，打印出的第一个数字是a[3]的内容，即数值4.
当然，我们还必须说明一个事实：数组下标是可以为负数的，实际上，取下标符“[ ]”的内部实现，就是指针运算！比如a[2]，等价于*(a+2)，即以a地址为基址，取偏移量为2的地址的值。所以ptr1[-1]等价于*(ptr-1)。
 
2、(int *)((int)a+1)
至于指针ptr2的处理更恶心一点，呵呵！它先是把数组名a强制转换成整型变量，然后再加1，然后再强制转换成整型指针！真罗嗦，但不要紧，咱有的是耐性，无非就是让ptr2指向a[0]的第二个字节罢了，此时ptr2指向如下图所示：

显然，此时打印的内容就是ptr2所指向的往后4个字节的内容了，也就是a{0}的后三个字节和a[1]的第一个字节，那究竟会打印出啥玩意儿呢？上面的图没有画出里面的内容，要是把每个字节的内容都画出来就好了，呵呵！
 
要把上图中每一个字节的内容都打印出来没问题，但是你先要知道字节序 的概念，字节序分两种，一种叫大端字节序(big-endian) ，当然除此之外必然有小端 字节序(little-endian) ，让我们用一个问题，来引出字节序的概念，然后再来搞定这两个小鬼吧！
 
问题是这样的：对多字节存储的变量，机器是如何做出解释的？？请看下图：

假如这是一个普通的int变量，地球人都知道，在32机器上int占用4个字节存储数据，就像上图中显示的那样，在4个字节中放置了一堆数字，但是机器究竟会把这个数解释成0x0103070F呢，还是解释成0x0F070301呢？答案是：都有可能！
官方解释：
    1、所谓大端(big-endian)序，就是高优先位 对应高有效位 。
    2、所谓小端(little-endian)序，就是高优先位 对应低有效位 。
民间解释：
    1、所谓大端(big-endian)序，就是读取或者存放数据时，最低 位 对应 高地址 。
    2、所谓小端(big-endian)序，就是读取或者存放数据时，最低 位 对应 低地址 。
如，要把0x0103070F存放进存储器中时，如果把0E放进高地址处则是小端序，如果把0F放进低地址处则是大端序。照此，上图中存放的数据如果被机器理解成0x0103070F则是该机器是大端序的，否则若被理解成0x0F070301则是小端序的。
 
回到原来的问题，此时ptr2指向了a[0]的第二个字节。我们以x86平台为例（小端序），此时其内部数据分布是这样的：

由于x86平台是小端序的，根据咱刚刚讨论过的理论，小端序的存取时最低 位 对应 低地址 ，因此将会打印出0200 0000，如果题目中没有说明在x86平台，那答案是不确定的，取决于具体的平台，例如ARM平台就是大端序的。
 
到此这个试题基本算是圆满解决了，但是我还想再罗嗦一下，关于代码中的那个a，以及那个&a，估计还是有很多朋友心里不怎么平坦吧，每次遇到数组啊指针啊，虽然程序好像仿佛貌似也没出啥毛病，但总感觉是混过去的，这次我们要彻底解决它。记得某人说过，一个真正的程序员，必须对自己写的代码的每一个细节了如指掌。
再来考虑这个定义：
 
 
int a[4] = {1, 2, 3, 4};
 
这时我们必须明确，编译器根据我们提供的类型和数组大小，为我们分配了适当大小的存储区域，并且把这块存储区域叫做a，请注意 ：&a，就像我们上面提到的，它的类型是“指向具有４个整型变量数组的指针“，简而言之&a是一个数组指针。这个数组的名字a，当它作为右值（简单而言，出现在赋值号“=”左边的就是左值，出现在赋值号“=”右边的就是右值）时代表的是数组首元素的首地址，而不是数组的首地址。此时a的意义跟&a[0]是等价的，都是指向首元素的指针。记住咯！
数组的名字会在另一个地方与指针等价，那就是函数参数表，当出现在函数的参数表里面的时候，不管你写的是数组，还是指针，一旦进入函数内部，通通变成指针。