理解 C 指针、数组和负索引

Question

我正在尝试学习 C 中的指针，并为此目的进行测验。 问题来了：

#include <stdio.h>

char *c[] = {"GeksQuiz", "MCQ", "TEST", "QUIZ"};
char **cp[] = {c+3, c+2, c+1, c};
char ***cpp = cp;

int main()
{
    printf("%s ", **++cpp);
    printf("%s ", *--*++cpp+3);
    printf("%s ", *cpp[-2]+3);
    printf("%s ", cpp[-1][-1]+1);
    return 0;
}

该行的结果：

 printf("%s ", *cpp[-2]+3);

让我感到困惑，但让我逐步解释一下，我是如何理解的。

• char *c[] - 是指向 char 的指针数组。
• char **cp[] - 是指向 char 指针的指针数组（我认为这是 *c[] 的反向包装）。
• char ***cpp - 是一个指向 char 的指针的指针（我认为这是 **cp[] 的包装器，用于执行位置修改）。

**++cpp - 因为cpp 指向cp，那么++cpp 将指向cp+1，即c+2，因此双重取消引用将打印TEST。

*--*++cpp+3 - 因为现在cpp 指向cp+1，那么++cpp 将指向cp+2，即c+1，接下来的操作-- 将指向c，所以最后的取消引用将打印sQuiz。

混乱来了：

cpp[-2] - 因为现在cpp 指向cp+2，我可以确认

printf("%p\n", cpp); // 0x601090   
printf("%p\n", cp+2); // 0x601090

这里我打印c中的指针地址

printf("c - %p\n", c); // c - 0x601060
printf("c+1 - %p\n", c+1); // c+1 - 0x601068
printf("c+2 - %p\n", c+2); // c+2 - 0x601070
printf("c+3 - %p\n", c+3); // c+3 - 0x601078

所以当我像 *(cpp[0]) 或 **cpp 这样取消引用时，我预计会得到 MCQ 的值 c+1

printf("%p\n", &*(cpp[0])); // 0x601068

但是当我说*(cpp[-2]) 我得到QUIZ，但我宁愿期望得到一些垃圾值。

所以我的问题是：

1. *--*++cpp+3 的魔法是如何工作的，我的意思是 -- 部分修改的内容，当我像这样取消引用 **cpp 时，允许我得到 MCQ 而不是 TEST，我假设这个指针*++cpp+3 保留了应用-- 后的状态，但还无法想象它是如何工作的。

2. 为什么下面的工作方式是这样的（cpp[-2] 部分）：

   printf("%p\n", &*cpp[1]); // 0x601060 -> c
   printf("%p\n", &*(cpp[0])); // 0x601068 -> c+1
   printf("%p\n", &*(cpp[-1])); // 0x601070 -> c+2
   printf("%p", &*(cpp[-2])); // 0x601078 -> c+3
   

它似乎有相反的顺序，我可以接受&*(cpp[0]) 指向c+1，但我希望&*cpp[1] 指向c+2，而&*(cpp[-1]) 指向c。我在这个问题中找到了：Are negative array indexes allowed in C?

1. 我显然混淆了很多东西，并且可能将某些东西称为实际上不是指针的东西，我想掌握指针的概念，所以如果有人告诉我我哪里错了，我会很高兴。

Answer 1

让我先澄清一下否定索引的混淆，因为我们稍后会用它来回答其他问题：

当我说*(cpp[-2]) 时，我得到QUIZ，但我宁愿期望得到一些垃圾值。

负值很好。 Note the following:

根据定义，下标运算符E1[E2] 与*((E1)+(E2)) 完全相同。

知道，既然cpp == cp+2，那么：

cpp[-2] == *(cpp-2) == *(cp+2-2) == *cp == c+3

因此：

*cpp[-2]+3 == *(c+3)+3 == c[3]+3

这意味着"QUIZ"的地址加上char指针的3个位置，所以你将"QUIZ"中的字符Z的地址传递给printf，这意味着它将开始打印字符串从那里开始。

实际上，如果您想知道，-2[cpp] 也是等效且有效的。

---

现在，问题：

1. *--*++cpp+3 的魔力是如何工作的，我的意思是，当我像 **cpp 这样取消引用时，允许我得到 MCQ 而不是 TEST 的 -- 部分修改了什么，我假设这个指针 @ 987654339@ 保留了应用 -- 后的状态，但还无法想象它是如何工作的。

让我们分解一下（回想一下cpp == cp+1，正如您正确指出的那样）：

    ++cpp   // cpp+1 == cp+2 (and saving this new value in cpp)
   *++cpp   // *(cp+2) == cp[2]
 --*++cpp   // cp[2]-1 == c (and saving this new value in cp[2])
*--*++cpp   // *c
*--*++cpp+3 // *c+3

正如您正确指出的那样，这指向sQuiz。但是，cpp 和 cp[2] 已被修改，因此您现在拥有：

cp[] == {c+3, c+2, c, c}
cpp  == cp+2

cp[2] 已更改的事实并未在问题的其余部分中使用，但重要的是要注意 - 特别是因为您打印了指针的值。见：

1. 为什么下面的工作方式是这样的（cpp[-2] 部分）：

   printf("%p\n", &*cpp[1]); // 0x601060 -> c
   printf("%p\n", &*(cpp[0])); // 0x601068 -> c+1
   printf("%p\n", &*(cpp[-1])); // 0x601070 -> c+2
   printf("%p", &*(cpp[-2])); // 0x601078 -> c+3
   

首先，让我们将&*x 简化为x。然后，做类似上面的事情，如果cpp == cp+2（如上），可以看到：

cpp[ 1] == cp[3] == c
cpp[ 0] == cp[2] == c   // Note this is different to what you had
cpp[-1] == cp[1] == c+2
cpp[-2] == cp[0] == c+3

1. 我显然混淆了很多东西，并且可能将某些东西称为实际上不是指针的东西，我想掌握指针的概念，所以如果有人告诉我我哪里错了，我会很高兴。

其实你做得很好！ :-)

基本上，指针是表示内存地址的整数。但是，当您对其执行算术运算时，它会考虑它指向的类型的大小。这就是为什么，如果c == 0x601060 和sizeof(char*) == 8，那么：

c+1 == 0x601060 + 1*sizeof(char*) == 0x601068 // Instead of 0x601061
c+2 == 0x601060 + 2*sizeof(char*) == 0x601070 // Instead of 0x601062