为什么取消引用指向字符串（字符数组）的指针会返回整个字符串而不是第一个字符？

Question

由于指向数组的指针指向数组的第一个元素（具有相同的地址），我不明白为什么会发生这种情况：

#include <stdio.h>

int main(void) {    
    char (*t)[] = {"test text"};
    printf("%s\n", *t + 1); // prints "est text"
}

另外，为什么下面的代码会打印2呢？

#include <stdio.h>

int main(void) {    
    char (*t)[] = {1, 2, 3, 4, 5};
    printf("%d\n", *t + 1); // prints "2"
}

Answer 1

在撰写此答案时，所有其他答案都不正确。此外，您的问题闻起来像an XY problem，因为您尝试的构造很可能不是您想要的。你真正想做的只是：

char *t = "test text";
printf("%s\n", t);  // prints "test text"

或

printf("%c\n", t[1]); // prints "e", the 2nd character in the string.

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但既然你想了解为什么会发生这些事情，而所有其他解释都是错误的，那么这里是：

您的声明将 t 声明为指向 char 数组的指针：

cdecl> explain char (*t)[];
declare t as pointer to array of char

不是其他人建议的指针数组。此外，*t 的类型不完整，因此您无法获取其大小：

sizeof *t;

会导致

error: invalid application of ‘sizeof’ to incomplete type ‘char[]’
     sizeof *t;

在编译时。

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现在，当你尝试用

初始化它时

 char (*t)[] = {"test text"};

它会发出警告，因为虽然"test text" 是一个由（常量）char 组成的数组，但这里它会衰减到一个指向char 的指针。此外，那里的牙套也没用；上面的摘录等于写：

char (*t)[] = "test text";

不一样

int a = 42;

和

int a = {42};

是同义词。这是C。

要获得指向数组的指针，您必须在数组（字符串字面量！）上使用“address-of”运算符，以避免它衰减为指针：

char (*t)[] = &"test text";

现在t 被正确初始化为指向char 的（不可变）数组的指针。但是，在您的情况下，使用指向不正确类型的指针并不重要，因为这两个指针尽管是不兼容的类型，但指向相同的地址 - 只有一个指向字符数组，另一个指向第一个字符在那个字符数组中；因此观察到的行为是相同的。

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当您取消引用t（指向char 的数组的指针）时，您将获得数组char 的定位器值（左值）。然后，在正常情况下，char 数组的左值将衰减为指向第一个元素的指针，就像他们通常做的那样，所以 *t + 1 现在将指向该数组中的第二个字符；然后printfing 该值将打印一个以 0 结尾的字符串的内容从该指针开始。

%s 的行为在 C11 (n1570) 中指定为

[%s]

如果不存在l 长度修饰符，则参数应为指向初始值的指针 字符类型数组的元素。 数组中的字符是 写到（但不包括）终止空字符。 [...] 如果 精度未指定或大于数组的大小，数组应 包含一个空字符。 [...]

（强调我的。）

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至于你的第二次初始化：

char (*t2)[] = {1, 2, 3, 4, 5};

如果你使用最新版本的 GCC 编译它，默认情况下你会收到很多警告，首先：

test.c:10:19: warning: initialization makes pointer from integer without a cast [-Wint-conversion]
   char (*t2)[] = {1, 2, 3, 4, 5};
                   ^

因此，1 从 int 转换为指向数组的指针char 没有任何强制转换。

然后，在剩下的值中，编译器会报错：

y.c:10:19: note: (near initialization for ‘t2’)
y.c:10:21: warning: excess elements in scalar initializer
   char (*t2)[] = {1, 2, 3, 4, 5};
                      ^

也就是说，在您的情况下，2、3、4 和 5 被默默地忽略了。

因此，该指针的值现在为 1，例如在 x86 平面内存模型上，它将指向内存位置 1（尽管这自然是实现定义的）：

printf("%p\n", (void*)t2);

打印（定义双重实现）

0x1

当你取消引用这个值（它是一个指向字符数组的指针）时，你会得到一个字符数组的左值，它从内存地址 1 开始。当你加 1 时，这个 array-of-char 左值将衰减为指向字符的指针，因此您将得到((char*)1) + 1，它是指向char 的指针，其值为2。该值的类型可以从GCC（5.4.0）默认生成的警告中验证：

y.c:5:10: warning: format ‘%d’ expects argument of type ‘int’, but argument 2 has type ‘char *’ [-Wformat=]
   printf("%d\n",*t2+1); //prints "2"
          ^

参数的类型是char *。

现在您将(char*)2 作为参数传递给printf，以使用%d 进行转换，它需要int。这具有未定义的行为；在您的情况下，(char*)2 的字节模式被充分混淆地解释为2，因此它被打印出来。

现在人们意识到打印的值与原始初始化程序中的2 无关：

#include <stdio.h>

int main(void) {
    char (*t2)[] = {1, 42};
    printf("%d\n", *t2 + 1);
}

仍将打印2，而不是42。 QED。

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对于这两种初始化，您可以使用 C99 复合文字来初始化：

// Warning: this code is super *evil*
char (*t)[] = &(char []) { "test text" };
char (*t2)[] = &(char []) { 1, 2, 3, 4, 5 };

虽然这可能会比您想要的更少，而且生成的代码没有任何机会在 C89 或 C++ 编译器中编译。

Answer 2

*t 将获取您的第一个元素，然后您添加 1，并且由于 指针算法 这意味着推进一个元素，这解释了为什么您会得到第二个元素。

现在，在第一种情况下，您使用%s 打印，它说打印字符串（直到遇到 NULL 终止符），而在第二种情况下，您使用%d 打印，只是一个数字。

如果您也想在第一种情况下使用%c 体验等效的打印行为，当然这需要强制转换。

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顺便说一句，如前所述，通常不会这样做：

char (*t)[] = {"test text"};

它创建了一个指针数组，第一个元素是字符串，应该引发警告：

C02QT2UBFVH6-lm:~ gsamaras$ gcc -Wall main.c 
main.c:4:18: warning: incompatible pointer types initializing 'char (*)[]' with an expression of type 'char [10]'
      [-Wincompatible-pointer-types]
  char (*t)[] = {"test text"};
                 ^~~~~~~~~~~

正如奥拉夫所说，这是：

char (*t)[] = {&"test text"};

将使警告消失，因为您现在将字符串的地址分配给指针。

现在试着想想这会打印什么：

include <stdio.h>

int main(void) {
  char (*t)[] = {&"test text"};
  printf("%s\n", *t + 1);
  printf("%c\n", *(*t + 1));

  return 0;
}

第一个将按照您的预期进行，而第二个需要额外的取消引用，才能真正获得角色。

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但是这样的事情很常见：

char t[] = "test text";

当然还有其他方法。

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那么，在这种情况下，请问这个程序会打印什么？

#include <stdio.h>

int main(void) {
  char t[] = "test text";
  printf("%s\n", t + 1); 
  printf("%c\n", *(t + 1));
  return 0;
}

第一个print()会取t，因为解引用指向数组的第一个元素，即字符串的第一个字符，然后你给它加一个，但是因为它是一个指针，它由于指向下一个元素的指针算术而前进（因为我们执行+1。如果我们执行+2，它将推进2个元素，依此类推..）。

现在正如我上面解释的，%s 将打印整个字符串，从 printf() 参数的起始指针开始，直到它到达字符串的 NULL 终止符。

因此，这将打印“est text”。

第二个printf() 遵循相同的原理，但它的参数前面是* 运算符，这意味着给我指向的元素，即字符串的第二个字符。

由于我们使用%c，它只会打印那个字符，即“e”。

Answer 3

在 C 中，字符串只是由 chars 组成的数组，以 \0 字符结尾。 当你这样做时：

char (*t)[] = {"test text"};

您正在创建一个指针数组，并用"test text" 填充第一个元素，这是一个指向编译器将为您创建的以零结尾的char 数组的指针。当您取消引用 t 时，您会得到一个指向字符串的指针，然后添加 1 使其指向第二个字符，%s 将打印直到零终止符的所有内容。

你也可以写：

char t[] = "test text";
printf("%s\n", t + 1);

或者：

char t[] = {'t', 'e', 's', 't', ' ', 't', 'e', 'x', 't', '\0'};
printf("%s\n", t + 1);

甚至，如果您不想修改字符串：

const char *t = "test text";
printf("%s\n", t + 1);

要打印单个字符，请使用%c（传入char，而不是指针，因此在您的代码中将是*(*t+1)，或者在我的示例中只是t[1]，这就是您的意思使用%d)。