为什么这个c代码不会改变arr [3]的值？

Question

我正在创建一个int数组，然后欺骗c，使其相信它是一个短值数组。我知道这不是好习惯，但我只是想了解为什么这不起作用。这不应该改变arr [3]的值吗？

#include <stdio.h>

int main() {
    printf("Hello, World!\n");
    int arr[5];
    arr[0] = 0; arr[1] = 0; arr[2] = 0; arr[4] = 0;
    arr[3] = 128;
    ((short*)arr)[6] = 128; // Shouldn't this change arr[3] ? as 6,7 indices in the arr of short would compromise of arr[3] in arr of ints?
    int i = 0;
    for (i = 0; i < 5; i++){
        printf("%d\n", arr[i]);
    }
    return 0;
}

PS：这是一个更深入的澄清： 当我将int数组转换为一个短数组时，它似乎变成了一个包含10个短元素（不是5个）的数组。所以当我改变arr [6]时，我只改变了int arr [3]的前16位。所以arr [3]仍然应该改变，并不是我再次将它改为128并且没有看到变化。

澄清：此代码仅用于实验原因！我只是学习指针如何工作，我认为这不是很好的做法。

Answer 1

您的代码具有未定义的行为，因为您通过指向其他类型的指针编写具有声明类型的数据，并且不同的类型不是char。

int arr[5];
/* ... */
((short*)arr)[6] = /* ANYTHING */;

编译器有权生成根本不包含对((short*)arr)[6]的写入的机器代码，这很可能适用于现代编译器。它还有权删除main的整个主体，理论上该程序的所有可能执行都会引发未定义的行为，因此程序将永远不会被运行。

（有人说，当你编写一个具有未定义行为的程序时，C编译器有权让恶魔飞出你的鼻子，但作为一个退休的编译器开发人员，我可以向你保证，大多数C编译器实际上都不能做这一点。）

Answer 2

它正在更改arr[3]，但是您将其设置为128，因此您不会注意到更改。将行更改为：

((short*)arr)[6] = 72;

你应该看到以下输出：

如果您是C新手，还需要清理几件事。您可以通过执行以下操作将数组初始化为零。

... int arr[5] = { 0 }; arr[3] = 128; ...

希望这有帮助！

Answer 3

您考虑过endianness吗？

编辑：现在增加更多清晰度......

正如其他人在评论中提到的那样，这绝对是 undefined 行为！这不仅仅是＆＃34;不是良好的做法＆＃34;，它只是不做！

Pointers on C是一本优秀的书，涵盖了你想要了解的关于指针的所有内容。它已过时但仍然非常相关。你可以在网上找到大部分的信息，但我还没有看到很多关于指针的书和这本书完全一样。

虽然听起来像是在试验，但可能是课堂的一部分。所以，这段代码有很多问题：

• 端序
• 内存访问模型
• 假设类型大小
• 假设硬件架构
• 十字型铸造

请记住，即使C今天被认为是一种非常低级的语言，它仍然是一种高级编程语言，可以提供许多关键的抽象。

现在，再看看你的宣言。

int arr[5]; 

您已将5个整体分组在一起，并通过名为arr的公共变量进行访问。根据标准，该数组是每个元素至少 2个字节的5个元素，其基址为&arr[0]。因此，您无法保证 int 是2个字节，或4个字节或其他。同样，由于 short 被标准定义为至少2个字节。但是， short 不 int ，即使它们具有相同的字节宽度！请记住，C是强类型的。

现在，看起来您正在一台机器上运行，其中 short 是2个字节而 ints 是4个字节。这就是字节序问题发挥作用的地方：你最重要的位在哪里？您最重要的字节在哪里？

通过将 arr 的地址转换为短指针，首先会破坏类型和内存访问模型。然后，您想要从 arr 的偏移量中访问第6个元素。但是，您不能相对于您声明 arr 的 int 进行访问，而是通过指向的短指针进行访问与 arr 的地址相同！

以下操作不相同！它也属于 undefined的范畴 - 不要这样做！

int foo;
int pfooInt;
short bar;
short * pfooShort;

bar = (short) foo;
pfooShort = (short*)&foo;
pfooInt = &foo;
bar = *pfooShort;
pfooShort = (short*)pfooInt[0];

另一件需要澄清的事情是：

int arr[5];

((short *)arr)[6] ...

这不会将5个元素的int数组转换为包含10个元素的短数组。 arr 仍然是一个包含5个元素的int数组。您刚刚破解了访问方法，并试图以未定义的方式修改内存。你做的是告诉编译器＆＃34;忽略我之前告诉你的关于 arr 的内容，将 arr 视为该语句生命周期的短指针并访问/修改相对于此指针的第6个短。＆＃34;