Question

我有以下C代码：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main() {

int a[4] = {1,2,3,4};

int b[4] = {1,2,3,4};

int n = &b[3] - &a[2];

printf("%d\n", n);

return 0;
}

为什么n的值为-3？我对此没有一个纯粹的解释。变量地址之间的区别如何是-3？为什么它正是-3？

Answer 1

虽然当你减去指向不同数组中元素的指针时C标准没有定义行为，但似乎发生的事情是你的编译器将b放在内存之前（地址低于）{{ 1}}。因此，内存布局看起来像：

鉴于此内存布局，+------+------+------+------+------+------+------+------+ | b[0] | b[1] | b[2] | b[3] | a[0] | a[1] | a[2] | a[3] | +------+------+------+------+------+------+------+------+为+3，因为&a[2] - &b[3]在内存中的后面是a[2]的三个元素而不是b[3]。然后&b[3] - &a[2]为-3，因为b[3]在内存中早于三个元素而不是a[2]。（注意，像这样不符合C标准的简单指针算法可能会中断，因为编译器可能会执行各种优化，或者因为某些体系结构上的地址算法很复杂.C标准不仅不定义减法的结果;它一旦执行了未定义的减法，就不会定义程序的行为。）

许多C实现将对象放在堆栈上（如果它们具有自动存储持续时间，而不是静态，分配或线程），并且堆栈通常从高内存地址开始并向低地址增长。所以，如果编译器只是按照你声明它们的顺序为对象分配空间（这通常不是预期的;有许多理由做更好的事情），那么它实际上会将a放在首先堆栈，然后减少堆栈指针，然后将b放在堆栈上，因此b的地址低于a。

顺便提一下，减去两个指针的结果的大小为ptrdiff_t，不一定是int，所以它应该打印printf("%td\n", n);而不是%d，并且应使用n而不是ptrdiff_t n;声明int n;。 ptrdiff_t类型在<stddef.h>标题中定义。

Answer 2

代码的行为是 undefined 。

指针算法，包括两个指针的减法，仅对指向同一数组中元素的指针有效。（为此，您可以设置指向数组末尾的指针，对象计为包含一个元素的数组。）

Answer 3

使用C调用约定（在x86上），局部变量被推送到本地堆栈，因此在内存中相邻。

在这种情况下，两个数组在内存中相对相邻。（确切的值可以通过字节/字/ qword对齐等方式实现）

最终结果是，您可以获得一致的值，这可以根据您的构建环境/选项进行预测。

为什么这个'C'代码的输出是这样的？

3 个答案: