指针的进阶续（笔试题强化练习）

       写在前面：在上次我们学习了指针的相关类型的知识，对指针家族的成员基本有了了解，这次让我们跟着一些题目来练习和补充一些知识，这有助于我们强化理解这些知识。

话不多说，我们马上开始：

1.指针和数组的笔试题解析

1.1一维数组

int a[] = {1,2,3,4};
printf("%d\n",sizeof(a));
printf("%d\n",sizeof(a+0));
printf("%d\n",sizeof(*a));
printf("%d\n",sizeof(a+1));
printf("%d\n",sizeof(a[1]));
printf("%d\n",sizeof(&a));
printf("%d\n",sizeof(*&a));
printf("%d\n",sizeof(&a+1));
printf("%d\n",sizeof(&a[0]));
printf("%d\n",sizeof(&a[0]+1));

先来给出输出结果：

这里我们来挑些易错的进行分析和讲解：

1.sizeof(a):这个不用多说，我们都知道一维数组的数组名表示首地址，但是前面我们了解到了有两个特殊的情况，一种是sizeof（数组名）的时候表示的是整个数组中的所有元素所占的总字节数，还有一种就是&(数组名）的时候，取出的是整个数组的地址，虽然和数组首元素地址相同，但是它加1跳过的是一整个数组的长度，而普通的数组名加1只是跳到数组的下一个元素而已；

2.sizeof(a+0)：这个和sizeof(a)不是一样的......吗？稍等，你要是这么认为你就错了，让我们来慢慢分析，首先，我们应该知道sizeof这个函数的一些原理，sizeof计算的是括号内所占的内存的空间的大小，单位是字节，不关注内存中到底存放的是什么，sizeof是操作符，并不是函数，

我们说，sizeof内部只有单独放一个数组名的时候才表示数组首元素的地址，但是它现在加了0，所以就变成了数组首元素的地址加了0，其结果导致其变成了地址的运算，也就间接导致了sizeof认为现在在他要算的其实就是一个指针变量而已，并不是一个数组，所以，sizeof会返回数字4（x86，32位环境下）或者是（x64，64位环境下）；

3.sizeof(*a)：  首先我们来看，该括号里面既不是只有数组名，也不是取地址数组名，所以，括号里的a就表示数组首元素的地址，对其解引用，就得到a[0]的值，也就是四个字节的int型 ；

4.sizeof(a+1)：同上原理，现在a表示的是数组首元素的地址，所以我们的加1操作就是得到了第二个元素的地址，所以返回值为指针大小（4或8)；

5.szieof(&a)：现在有了取地址数组名，所以我们现在&a表示的是整个数组的地址，但是sizeof计算的仍然是指针大小，即4或8；

6.sizeof(*&a)：我们规定，解引用操作与取地址操作可以相互抵消，所以返回的相当于sizeof(a);

7.sizeof(&a+1):整个数组的地址加1，将会跳过一个数组的字节数的步长，现在的指针指向的是a数组的最后一个元素的末尾，但是其本身还是地址，所以其返回值仍然为指针的大小；

1.2 字符数组

什么？你说上面的题没难住你？那接下来就会更难些了，准备好我们就出发吧......

温馨提示：这边由于c和c++存在不兼容问题，导致strlen函数在cpp文件运行时会出现问题，我这边用.c文件进行编译运行

 //1.char arr[] = { 'a','b','c','d','e','f' };printf("%d\n", sizeof(arr));printf("%d\n", sizeof(arr + 0));printf("%d\n", sizeof(*arr));printf("%d\n", sizeof(arr[1]));printf("%d\n", sizeof(&arr));printf("%d\n", sizeof(&arr + 1));printf("%d\n", sizeof(&arr[0] + 1));printf("%d\n", strlen(arr));printf("%d\n", strlen(arr + 0));printf("%d\n", strlen(*arr));printf("%d\n", strlen(arr[1]));printf("%d\n", strlen(&arr));printf("%d\n", strlen(&arr + 1));printf("%d\n", strlen(&arr[0] + 1));//2.  char arr[] = "abcdef";printf("%d\n", sizeof(arr));printf("%d\n", sizeof(arr + 0));printf("%d\n", sizeof(*arr));printf("%d\n", sizeof(arr[1]));printf("%d\n", sizeof(&arr));printf("%d\n", sizeof(&arr + 1));printf("%d\n", sizeof(&arr[0] + 1));printf("%d\n", strlen(arr));printf("%d\n", strlen(arr + 0));printf("%d\n", strlen(*arr));printf("%d\n", strlen(arr[1]));printf("%d\n", strlen(&arr));printf("%d\n", strlen(&arr + 1));printf("%d\n", strlen(&arr[0] + 1));//3.  char* p = "abcdef";printf("%d\n", sizeof(p));printf("%d\n", sizeof(p + 1));printf("%d\n", sizeof(*p));printf("%d\n", sizeof(p[0]));printf("%d\n", sizeof(&p));printf("%d\n", sizeof(&p + 1));printf("%d\n", sizeof(&p[0] + 1));printf("%d\n", strlen(p));printf("%d\n", strlen(p + 1));printf("%d\n", strlen(*p));printf("%d\n", strlen(p[0]));printf("%d\n", strlen(&p));printf("%d\n", strlen(&p + 1));printf("%d\n", strlen(&p[0] + 1));

首先，我们来看一下sizeof和strlen有什么不同

1.sizeof计算占用内存空间的大小，单位是字节，不关注内存中到底放的是什么，也不会对内存中的表达式进行求值；

2.sizeof是操作符，strlen是函数；

3.strlen是针对字符串的，本质上是求出在'\0'之前出现的字符的个数。

1.2.1  第一部分

运行结果：

 我们来分析一下：

首先，字符数组和字符串的区别：有无’\0'，这个比较重要，对于sizeof来说，不管有无'\0'它都会正确的计算字节数并返回，对于strlen来说，没有'\0'，相当于字符串没有终止标志，得到的可能就是一个随机值。

1.sizeof(arr + 0)：我们说sizeof括号内部只有单独放着数组名或者&(数组名)的时候不一样，那么现在加了0，会不会相当于没加呢？不如这样，我们来调试一个就知道了，

 上面的调试显示出了arr和arr+0明显是两个不同的变量，arr+0表示的是第一个元素的地址，arr则表示的是整个数组，所以sizeof（arr）就是返回int*的大小，4或8；

2.sizeof（*arr）：此时arr表示的由整个数组的范围缩减到了数组首元素的地址，*a=*(&a[0])=a[0]，所以返回char类型的大小1；

3.sizeof（&arr），相当于整个数组的地址，但是其本质上还是指针，所以大小固定为4或8个字节；

4.sizeof(&arr+1)：这个&arr+1其实是指向了非法内存arr末尾元素的下一个地址，但是sizeof不会管那么多

5.sizeof（&arr[0]+1）:这个无可厚非，表示的是第二个元素的地址，4或8个字节

6.strlen（arr）：此处arr为字符数组，意味不知道终止符'\0'的位置，所以该返回值为随机值

7.strlen（arr+0）：此处相当于将arr[0]传入strlen，返回值和strlen（arr）一样为随机值

8.strlen(*arr):*arr=*(&arr[0])=a[0]='a'=97,strlen会将97作为地址进行寻找，形成非法访问操作，

9.strlen（&arr）：也为随机值，&arr拿到的就是整个数组的地址，也是从arr[0]开始数，所以拿到的随机值应和6,7保持一致

10.strlen（&arr+1）：随机值，与前面的随机数长度差6（一个字符数组的长度）

11.strlen（&arr[0]+1）：随机值，与6,7,9中的随机值相差1，

 1.2.2  第二部分

运行结果：

 几点需要注意：

1.sizeof（arr）会计算'\0'字符；

2.sizeof（arr+0）表示的是&arr[0]；

3.sizeof(*arr)表示的是sizeof(arr[0]);

4.&arr,&arr+1,&arr[0]+1分别为整个字符串的地址，监视窗口如下：

 注意此时&arr+1是跳过了'\0'，直接取到了'\0'的后面的位置（可以由两处起始地址的差值来求）

5.strlen不和sizeof一样，没有arr和arr+0的区分，对于strlen都一样

6.strlen（&arr）=strlen（arr),不建议使用

7.strlen（&arr+1）：指向了字符串的'\0'的后面，返回随机值；

8.strlen（&arr[0]+1)=strlen(&arr[1])=6-1=5;

1.2.3 第三部分

输出结果：

1.p中存储的是字符串首元素的地址，p=&'a'；

2.p+1为字符'b'的地址

3.&p,&p+1均与原字符串无关

 4.&p[0]+1=&'a'+1=&'b';

1.3 二维数组

关于指针的问题，最抽象和难理解的也就是二维数组的相关操作了吧，不要着急，我们来边看题目边分析，

int a[3][4] = { 0 };printf("%d\n", sizeof(a));printf("%d\n", sizeof(a[0][0]));printf("%d\n", sizeof(a[0]));printf("%d\n", sizeof(a[0] + 1));printf("%d\n", sizeof(*(a[0] + 1)));printf("%d\n", sizeof(a + 1));printf("%d\n", sizeof(*(a + 1)));printf("%d\n", sizeof(&a[0] + 1));printf("%d\n", sizeof(*(&a[0] + 1)));printf("%d\n", sizeof(*a));printf("%d\n", sizeof(a[3]));

 首先是输出结果：

首先对于以上的二维数组，我们平时做题通常认为它是这样的：

而实际上，它真正在内存中的存储是这样的：

 

 这一点还希望大家知晓，接着我们来看题目：

1.sizeof(a[0])：由于是二维数组组，所以说a[0]表示的是第一行的一维数组，问题也就转化为了第一行的数组的数组名，也就是求第一行数组所占的字节数（4*4=16）；

2.sizeof(a[0] + 1)：有的读者是不是认为a[0]+1相当于a[1]啊？敲黑板了，重点来了，我告诉你并不是，由于我们的a[0]不是单独放在sizeof内部，还加上了1，导致其所代表的的指针的地址范围“缩小”或者“降级”（该名词仅为笔者叙述词，不具有实际意义，不要深挖），也就是说，原来a[0]代表的是第一行的地址，而现在a[0]就变成了普通的第一行的首元素的地址，即&a[0][0]，再加上1，就变成了&a[0][1]，其大小为4或8个字节。

3.sizeof(*(a[0] + 1)):同2，a[0]此处代表a[0][0]，加1位&a[0][1]，再解引用，所以括号内表示a[0][1],也就是4个字节；

4.sizeof(a + 1)：a并未单独放在sizeof内部，所以a表示二维数组首元素的地址（&a[0])，所以a+1=&a[1]，注意二维数组的首元素是第一行的整行，并不是a[0][0]这一个元素，这里的a就是第一行的地址，其类型是int (*)[4]（数组指针），是一行为整形的4个数据组成的数组的指针，a+1就相当于跳过了第一行，所以其结果仍然为一个指针的大小4或8；

5.sizeof(*(a + 1))：a没有单独存在，所以a会“降一级”变为数组首元素的地址&a[0]，再加1，则表示&a[1]，再解引用，就得到第二行数组，返回的就是第二行数组的字节数16；第二种就是*(a+1)可直接表示为a[1],也正确；

6.sizeof(&a[0] + 1)：由上面的分析得出其表示第二行的地址，返回值为一个指针大小；

7.sizeof(*(&a[0] + 1)）：&a[0]+1=&a[1],*&a[1]=a[1]，所以返回值为16；

8.sizeof(*a)：此时数组名变成首元素的地址，二维数组首元素的地址为第一行一维数组的地址，也即*a=*(&a[0]）=a[0],返回的就是第一行的所有元素的字节数16；

9.sizeof(a[3])：“xd，你题目写错了吧，a[3][4]的二维数组，行数只能为0-2，你这写个3，这不明摆的坑我们吗？”，稍等，不放你可以先去上面看看运行结果，显示是能运行的，这就奇怪了，sizeof这个操作符吧，他比较懒，不会跟你计较越不越界，sizeof在程序编译期间就会处理，其返回值至于内部数据的类型有关，并不会参与内部的运算，这样就不会需要内部运算了，sizeof就会根据原来的数组结构进行推断（哎~原来的数组一行有四个int，那我的第四行应该也是四个int吧？哎，不管了，就当四个int返回吧，我累了~~~）也就检测不出越界访问了，我们来看个例子

 从上面看出b并没有返回我们认为的int型，而是继续保持原来的数据，同样间接证明了a+2没有进行。

下面是二维数组的运行时相关数组内容监视窗口（增添数据以观测不同点）：

 2.指针的笔试题

下面就是一些精华的应用场景了，准备好了我们就发车吧~~~

2.1 

int main()
{int a[5] = { 1, 2, 3, 4, 5 };int *ptr = (int *)(&a + 1);printf( "%d,%d", *(a + 1), *(ptr - 1));return 0;
}
//程序的结果是什么？

 你做对了没？

解析：&a+1表示整个元素的地址，再向后移动一位处的地址，将其减去一正好是数组的最后一个元素，而*（a+1）表示a[1];

2.2

struct Test
{int Num;char *pcName;short sDate;char cha[2];short sBa[4];
}*p;
//假设p 的值为0x100000。 如下表表达式的值分别为多少？
//已知，结构体Test类型的变量大小是20个字节
int main()
{p=(struct Test*)0x100000;printf("%p\n", p + 0x1);printf("%p\n", (unsigned long)p + 0x1);printf("%p\n", (unsigned int*)p + 0x1);return 0;

输出结果如下：

       其中的0x1其实就是十六进制数字的1，相当于p+1的作用，那么p+1要加上二十个字节的长度，也就是p+1=0x100014，第二个将p强制类型转换为了一个unsigned long型的整形数据，所以加1就变成了真正意义要上的加1，也就是相当于0x100001，再看最后一个，将本来大小为20个字节的指针强制类型转换成了4个字节大小的指针，所以加1就会跳过四个字节，即0x100004；

2.3

int main()
{int a[4] = { 1, 2, 3, 4 };int *ptr1 = (int *)(&a + 1);int *ptr2 = (int *)((int)a + 1);printf( "%x,%x", ptr1[-1], *ptr2);return 0;
}

输出结果：（基于小端的x86环境下）

 此处的ptr[-1]可以看成是*（ptr-1），就相当于ptr的地址减1，也就是指向了4这个元素，第二个是比较难理解的，我们不妨先来看一看他们代表的内存都是啥吧

从上面我们可以得出，ptr的地址只是比a[0]的地址多了1， 这就涉及到了字节偏移的问题，我们的ptr2比a[0]多1的话，相当于它指向a[0]的末尾，又由于小端存储，所以低地址上方低位字节，又因为ptr2为int*，会自动向后寻找四个字节：

2.4 

#include <stdio.h>
int main()
{int a[3][2] = { (0, 1), (2, 3), (4, 5) };int *p;p = a[0];printf( "%d", p[0]);return 0;
}

其输出结果为1，

首先，关于逗号表达式，其最终返回值就是最后的那条语句，数组里面真正存储的是1,3,5三个数字，剩下的就都默认初始化为0了；

2.5

int main()
{int a[5][5];int(*p)[4];p = a;printf( "%p,%d\n", &p[4][2] - &a[4][2], &p[4][2] - &a[4][2]);return 0;
}

注意，还是要用.c文件编译，c++规定比c多

 上来我们就注意到两个数组大小不同，其实如果非要这样运行的话，我们可以这样想：

 可见，要求的结果地址相差4个字节，结果为-4，但是作为地址不会管你整数还是负数，它会直接把-4转换为地址来打印。

2.6

#include <stdio.h>
int main()
{char *a[] = {"work","at","alibaba"};char**pa = a;pa++;printf("%s\n", *pa);return 0;
}

输出结果：

at

解析：a的每个数组元素是char*，也就是a的每个数组元素表示的是字符串的地址，而pa的类型为char**，也就是说pa指向的是a数组，如下图 

 而我们又知道，当有int *p时，p+1表示的是p的地址向后移动4个字节，所以char**pa的时候，pa++就相当于pa向后移动了char*个字节，如下图

 2.7

int main()
{char *c[] = {"ENTER","NEW","POINT","FIRST"};char**cp[] = {c+3,c+2,c+1,c};char***cpp = cp;printf("%s\n", **++cpp);printf("%s\n", *--*++cpp+3);printf("%s\n", *cpp[-2]+3);printf("%s\n", cpp[-1][-1]+1);return 0;
}

输出结果：还是.c文件吧，你懂得

 解析：这后面的提酒相对较难一些了，需要仔细分析，还会有很多的坑，话不多说，先画个图

 一目了然~~~呃~~~我们再看看吧

这样只能解决第一个问题，从第二个问题开始，我们就要考虑符号优先级问题了，我们有前后置++大与+，解引用*也大于+，所以对与第二个式子我们的运算顺序为：（*--（*++cpp））+3，最后我们计算可得出，结果为第一个字符串的第四个字符往后（注意此时的cpp在第一步中已经指向了c+2；同理第三个也可以变成*（*（cpp-1）-1）+1，也可得出结果，重点是要熟悉数组和指针的相互转换关系。

一件不幸的事，我的笔记本要没电了，所以就先到这吧，需要更新我会尽快补上的~~~