Question

以下代码在32位和64位系统上打印不同的结果：

#include <stdio.h>
void swapArray(int **a, int **b) 
{ 
    int *temp = *a; 
    *a = *b; 
    *b = temp; 
} 

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

在32位系统中编译后，输出为：

2
3

在64位上，输出为：

2
4

据我了解，函数swapArray只是将指针交换到a和b中的第一个元素。因此，在致电swapArray后，a应指向2而b应指向1。
出于这个原因，a[0]应该产生2，而a[1]应该在2的位置之后引用内存中的下一个字节，其中包含4。

有人可以解释一下吗？

修改
感谢您的评论和回答，我现在注意到&a和&b的类型为int (*)[]而非int **。这显然使代码不正确（实际上我得到了编译器警告）。但是，令人感兴趣的是，为什么编译器（gcc）只是发出警告而不是错误我仍然留下了在不同系统上导致不同结果的问题，但由于代码不正确，因此不太相关。

编辑2：
至于不同系统的不同结果，我建议阅读AndreyT's comment。

Answer 1

swapArray(&a, &b);

&a和&b不属于int **类型，但类型为int (*)[2]。顺便说一句，您的编译器非常友好地接受您的程序，但编译器有权拒绝翻译它。

Answer 2

在回答你的问题之前，让我们看看在指针操作过程中发生了什么。我使用一个非常简单的代码来证明这一点：

#include <stdio.h>

int main() {
        int *p;
        int **p2;
        int x = 3;
        p = &x;
        p2 = &p;
        return 0;
}

现在看一下反汇编：

(gdb) disassemble 
Dump of assembler code for function main:
   0x0000000000400474 <+0>: push   rbp
   0x0000000000400475 <+1>: mov    rbp,rsp
   0x0000000000400478 <+4>: mov    DWORD PTR [rbp-0x14],0x3
   0x000000000040047f <+11>:    lea    rax,[rbp-0x14]
   0x0000000000400483 <+15>:    mov    QWORD PTR [rbp-0x10],rax
   0x0000000000400487 <+19>:    lea    rax,[rbp-0x10]
   0x000000000040048b <+23>:    mov    QWORD PTR [rbp-0x8],rax
=> 0x000000000040048f <+27>:    mov    eax,0x0
   0x0000000000400494 <+32>:    leave  
   0x0000000000400495 <+33>:    ret

拆卸非常明显。但是需要在这里添加一些注释，

我的函数的堆栈帧从这里开始：

   0x0000000000400474 <+0>: push   rbp
   0x0000000000400475 <+1>: mov    rbp,rsp

所以现在就让他们拥有的东西

(gdb) info registers $rbp
rbp            0x7fffffffe110   0x7fffffffe110

这里我们将值3放在[rbp - 0x14]的地址中。让我们看看内存映射

(gdb) x/1xw $rbp - 0x14
0x7fffffffe0fc: 0x00000003

重要的是要注意使用DWORD数据类型，这是32位宽。所以在旁注中，像3这样的整数文字被视为4字节单位。

下一条指令使用lea加载刚刚保存在早期指令中的值的有效地址。

0x000000000040047f <+11>:   lea    rax,[rbp-0x14]

这意味着现在$rax的值为0x7fffffffe0fc。

(gdb) p/x $rax
$4 = 0x7fffffffe0fc

接下来，我们将使用

将此地址保存到内存中

0x0000000000400483 <+15>:   mov    QWORD PTR [rbp-0x10],rax

重要的是要注意这里使用的QWORD。因为64位系统具有8字节的本机指针大小。早期0x14 - 0x10 = 4指令中使用了mov个字节。

接下来我们有：

   0x0000000000400487 <+19>:    lea    rax,[rbp-0x10]
   0x000000000040048b <+23>:    mov    QWORD PTR [rbp-0x8],rax

这又是第二次间接。始终与地址相关的所有值都是QWORD。注意这一点很重要。

现在让我们来看看你的代码。

在调用swaparray之前，你有：

=> 0x00000000004004fe <+8>: mov    DWORD PTR [rbp-0x10],0x1
   0x0000000000400505 <+15>:    mov    DWORD PTR [rbp-0xc],0x3
   0x000000000040050c <+22>:    mov    DWORD PTR [rbp-0x20],0x2
   0x0000000000400513 <+29>:    mov    DWORD PTR [rbp-0x1c],0x4
   0x000000000040051a <+36>:    lea    rdx,[rbp-0x20]
   0x000000000040051e <+40>:    lea    rax,[rbp-0x10]
   0x0000000000400522 <+44>:    mov    rsi,rdx
   0x0000000000400525 <+47>:    mov    rdi,rax

这非常简单。您的数组已初始化，并且当数组开头的有效地址加载到&和$rdi时，$rsi运算符的效果可见。

现在让我们看看它在swaparray()内的作用。

数组的开头会保存到$rdi和$rsi。所以让我们看看他们的内容

(gdb) p/x  $rdi
$2 = 0x7fffffffe100
(gdb) p/x  $rsi
$3 = 0x7fffffffe0f0



   0x00000000004004c8 <+4>: mov    QWORD PTR [rbp-0x18],rdi
   0x00000000004004cc <+8>: mov    QWORD PTR [rbp-0x20],rsi

现在，第一个语句int *temp = *a按照以下说明执行。

   0x00000000004004d0 <+12>:    mov    rax,QWORD PTR [rbp-0x18]
   0x00000000004004d4 <+16>:    mov    rax,QWORD PTR [rax]
   0x00000000004004d7 <+19>:    mov    QWORD PTR [rbp-0x8],rax

现在到了决定性的时刻，你*a发生了什么？

将$rax中存储的值加载到[rbp - 0x18]。保存值$rdi的位置。它反过来保存第一个数组的第一个元素的地址。
使用存储在$rax中的地址执行另一个间接，以获取QWARD并将其加载到$rax。那会是什么回归？它将从QWARD返回0x7fffffffe100。这实际上将从那里保存的两个四字节数量形成一个8字节的数量。详细说明，

内存如下所示。

(gdb) x/2xw $rdi
0x7fffffffe100: 0x00000001  0x00000003

现在，如果您获取QWORD

(gdb) x/1xg $rdi
0x7fffffffe100: 0x0000000300000001

所以你实际上已经被搞砸了。因为你的边界不正确。

其余代码可以用类似的方式解释。

现在为什么它在32位平台上有所不同？因为在32位平台中，本机指针宽度是4个字节。所以这里的事情会有所不同。语义错误代码的主要问题源于整数类型宽度和本机指针类型的差异。如果两者都相同，您仍然可以使用代码。

但是你永远不应该编写假设本机类型大小的代码。这就是标准的原因。这就是你的编译器给你警告的原因。

从语言的角度来看，它的类型不匹配已在前面的答案中指出，所以我不会进入那个。

Answer 3

你不能使用指针技巧交换数组（它们不是指针！）。您可能必须创建指向这些数组的指针并使用指针或使用malloc等动态分配数组。

我在64位系统上得到的结果与你的不同，例如，我得到：

2
3

test: ELF 64-bit LSB executable, x86-64, version 1 (SYSV), dynamically linked (uses shared libs), for GNU/Linux 2.6.8, not stripped

我的Mac上有铿锵声，我收到一个错误：

test.cpp: In function ‘int main()’:
test.cpp:13: error: cannot convert ‘int (*)[2]’ to ‘int**’ for argument ‘1’ to ‘void swapArray(int**, int**)’

我认为这是未定义的行为，你试图解释可能是垃圾输出。

在32位和64位系统上引用指针

3 个答案: