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C語言八道筆試題精講帶你掌握指針

更新時(shí)間：2022年07月06日 10:48:55 作者：龍兆萬

C語言這門課程在計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)教學(xué)中一直占有比較重要的地位，然而要想突破C語言的學(xué)習(xí)，對(duì)指針的掌握是非常重要的，本文將具體針對(duì)指針的基礎(chǔ)做詳盡的介紹

題目一

#include <stdio.h>
int main()
{
	int a[5] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
	int* ptr = (int*)(&a + 1);
	printf("%d,%d", *(a + 1), *(ptr - 1));
	return 0;
}
//程序的結(jié)果輸出什么？

我們先研究 ptr 指針變量里面存儲(chǔ)的是什么。&a+1 表示取出整個(gè)地址并向后跳躍一個(gè)數(shù)組類型的大小，也就是指向了數(shù)組最后一個(gè)元素 5 的后面一塊數(shù)組類型大小的空間。

但是我們想要把這個(gè)地址交給指針變量 ptr 是不行的，因?yàn)轭愋筒灰粯?&a+1 是一個(gè)數(shù)組指針類型，prt 是一個(gè)整形指針類型)，所以我們在 (&a+1) 之前 (int*) 來強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換。這樣我們搞清楚了 ptr 指針變量里存的是什么。

那么現(xiàn)在來看輸出部分。*(a+1) 是比較簡單的，a 是首元素地址，a+1 是第二個(gè)元素地址，對(duì)其解引用得到第二個(gè)元素 2 ，這是毋庸置疑的答案。對(duì)于 *(ptr-1) ，我們知道 ptr 里面存放的地址位置，并且知道 ptr 是一個(gè)整形指針，ptr-1 相當(dāng)于向前跳躍一個(gè)整形類型的大小，即指向數(shù)組最后一個(gè)元素 5 的位置。對(duì)其解引用就能得到元素 5 。

故最后的輸出結(jié)果為： 2，5 。

題目二

#include <stdio.h>
struct Test
{
	int Num;
	char* pcName;
	short sDate;
	char cha[2];
	short sBa[4];
}*p;
//如下表表達(dá)式的值分別為多少？
//已知，結(jié)構(gòu)體Test類型的變量大小是20個(gè)字節(jié)
int main()
{
	printf("%p\n", p + 0x1);
	printf("%p\n", (unsigned long)p + 0x1);
	printf("%p\n", (unsigned int*)p + 0x1);
	return 0;
}
//程序最后輸出什么？

我們注意觀察結(jié)構(gòu)體的定義，定義了一個(gè)結(jié)構(gòu)體指針變量 p 。

p+0x1 非常簡單，0x1 就是 1，只不過是以十六進(jìn)制的格式書寫的。這與我們經(jīng)常習(xí)慣使用的指針計(jì)算一樣，p 是一個(gè)結(jié)構(gòu)體指針，那么 p+1 理當(dāng)向后跳躍一個(gè)結(jié)構(gòu)體類型的大小，即指向了結(jié)構(gòu)體空間的后一個(gè)結(jié)構(gòu)體空間的位置。并且我們知道 p 是一個(gè)全局變量，全局變量默認(rèn)初始化為 0 ，那我們便可以知道，p=0 ，p+1=20 。而 %p 是一個(gè)十六進(jìn)制的打印格式，所以結(jié)果輸出：00000014 。

(unsigned long)p + 0x1 似乎更簡單一些。p 類型轉(zhuǎn)換成了一個(gè)長整形，那么就代表 p 不再是一個(gè)指針，它存放的 0 就是單純意義上的數(shù)字。所以 0 + 0x1 就等于 00000001 。

(unsigned int*)p + 0x1 也非常簡單。p 本是一個(gè)結(jié)構(gòu)體指針，現(xiàn)在強(qiáng)轉(zhuǎn)為整形指針，這就代表著 p 進(jìn)行加減整數(shù)的時(shí)候步幅由 20 個(gè)字節(jié) 變成了 4 個(gè)字節(jié)。那么 p=0 ，p+1=4 是毋庸置疑的。輸出的結(jié)果為：00000004 。

題目三

#include <stdio.h>
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;
}
//程序的結(jié)果輸出什么？

ptr1 的分析與題目一沒有區(qū)別，ptr1 存放的是數(shù)組最后一個(gè)元素的后面一塊數(shù)組類型大小的地址。并且 ptr1 是一個(gè)整形指針。

ptr1[-1] 可改寫成 *(ptr-1) ，因?yàn)槲覀冊?jīng)說過，只要是數(shù)組下標(biāo)的操作都是指針操作，數(shù)組下標(biāo)的操作只是指針操作的簡寫。那么此時(shí) ptr1[-1] 就應(yīng)該指向數(shù)組最后一個(gè)元素 4 并對(duì)其解引用得到輸出結(jié)果 00000004 。

(int*)((int)a+1) 如何理解呢？a 是數(shù)組名，那么它就指向了數(shù)組首元素的地址，再將其強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換，那么 a 里面存放的地址就是單純意義上的數(shù)字，我們在這個(gè)數(shù)字的基礎(chǔ)上 +1 ，然后再強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換成整形指針并存放在 ptr2 中。也就是說，a 本是指向數(shù)組首元素的地址，(int)a+1 就代表地址數(shù) +1 ，地址數(shù) +1 就說明如果是指針的話，它就會(huì)指向后一個(gè)字節(jié)。再強(qiáng)轉(zhuǎn)為整形指針，那么此時(shí) ptr2 指向的地址為：

再對(duì)其解引用就能找到紅色方塊那塊空間的內(nèi)容，因?yàn)槭切《舜鎯?chǔ)，那么輸出的結(jié)果是：02000000 。

需要注意的是，本題使用的打印格式為 %x ，正兒八經(jīng)的十六進(jìn)制，會(huì)省略有效數(shù)字前的 0 。

題目四

#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;
}
//程序的結(jié)果輸出什么？

首先我們注意觀察，二維數(shù)組 a 里面存放的是三個(gè)逗號(hào)表達(dá)式，我相信有人會(huì)在這里踩坑。即三個(gè)逗號(hào)表達(dá)式，那么二維數(shù)組 a 里面的內(nèi)容應(yīng)該是 1，3，5 ，0，0，0 (數(shù)組 a 有 6 個(gè)元素，內(nèi)容不夠后面自動(dòng)補(bǔ) 0 )。

搞清了二維數(shù)組存放的是什么之后，我們來研究 a[0] 是什么。a[0] 是二維數(shù)組的第一個(gè)元素，這個(gè)元素是一個(gè)數(shù)組，也就是說，指針變量 p 存放的是二維數(shù)組中的第一個(gè)元素，這個(gè)元素是一個(gè)一維數(shù)組，即拿到了一個(gè)數(shù)組名。那么 p[0] 就很好理解了，p 是一個(gè)數(shù)組名，p[0] 就是數(shù)組的首元素，即 1 。故輸出 1 。

題目五

#include <stdio.h>
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;
}
//程序的結(jié)果輸出什么？

我們可以看到，數(shù)組指針 p 存放了二維數(shù)組 a 的首元素地址，這就不難分析了，p 指向的數(shù)組與 a 數(shù)組的存儲(chǔ)內(nèi)容一樣，但是內(nèi)存分配不一樣。

我們把這兩個(gè)空間重疊在一起：

可以看到，&p[4][2] 與 &a[4][2] 相差了 4 個(gè)元素，但因?yàn)?&p[4][2] 的地址位置比較低，所以兩個(gè)相減是一個(gè)負(fù)數(shù)，即 -4 。但我們要以 %p 的形式打印，%p 是一個(gè)無符號(hào)的數(shù)，所以我們便得知結(jié)果應(yīng)該是一個(gè)非常大的十六進(jìn)制數(shù)。那么 -4 的原反補(bǔ)為：

所以前者的輸出結(jié)果為：fffffffc 。

我們知道，指針(地址)相減，得到的是相差的元素個(gè)數(shù)，上面我們也講過。那么 %d 是一個(gè)有符號(hào)的打印格式，所以輸出的結(jié)果就是 -4 。

題目六

#include <stdio.h>
int main()
{
	int aa[2][5] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 };
	int* ptr1 = (int*)(&aa + 1);
	int* ptr2 = (int*)(*(aa + 1));
	printf("%d,%d", *(ptr1 - 1), *(ptr2 - 1));
	return 0;
}
//程序的結(jié)果輸出什么？

*(ptr1-1) 的結(jié)果為 10 應(yīng)該沒什么意見吧？

*(aa+1) 可改寫成 aa[1] ，也就是二維數(shù)組的第二個(gè)元素，這個(gè)元素是一個(gè)一維數(shù)組，也就是說得到了一個(gè)數(shù)組名。將這個(gè)數(shù)組名強(qiáng)轉(zhuǎn)為整形指針存放在指針變量 ptr2 中，這時(shí)候就知道了 ptr2 的具體指向位置。(二維數(shù)組在內(nèi)存空間中是連續(xù)存放的！)

*(ptr2-1) 就是將 ptr2 向前跳躍一個(gè)整形類型的大小，并解引用，即找到了元素 5 ，所以輸出結(jié)果為 5 。

題目七

#include <stdio.h>
int main()
{
	char* a[] = { "work","at","alibaba" };
	char** pa = a;
	pa++;
	printf("%s\n", *pa);
	return 0;
}
//程序的結(jié)果輸出什么？

指針數(shù)組 a 存放了三個(gè)字符串常量(關(guān)于字符串的常量在往期的博客中已經(jīng)介紹過)，使用二級(jí)指針 pa 來指向這個(gè)數(shù)組(char** pa=a;)，這就表明 pa 變量存放的是 a 數(shù)組的首元素地址。pa++ 指向了數(shù)組的第二個(gè)元素，*pa 毋庸置疑得到了字符串常量 "at" 的首元素地址，再通過 %s 打印，就能的得到 at 。

題目八

#include <stdio.h>
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;
}
//程序的結(jié)果輸出什么？

我們先分析一下 c、cp、cpp 里面存放的是什么東西。指針數(shù)組 c 里面存放有四個(gè)字符串常量。指針數(shù)組 cp 里面存放的是四個(gè)字符串常量的地址。三級(jí)指針 cpp 存放的是指針數(shù)組 cp 的首元素地址。那么草圖可以畫成：

**++cpp ，因?yàn)榻Y(jié)合性的原因，我們要先計(jì)算 ++cpp，那么此時(shí) cpp 指向 cp 的第二個(gè)元素的地址，然后解引用得到了 cp 中第二個(gè)元素，這個(gè)元素又是指向 c 的第三個(gè)元素，然后再解引用得到 c 的第三個(gè)元素，這個(gè)元素是字符串常量 "POINT" 的首字符地址，通過 %s 的形式打印得到 POINT 。一定要注意，++ 這個(gè)操作是 cpp 參與運(yùn)算了，所以下次運(yùn)算時(shí)會(huì)從計(jì)算后的位置開始。

*--*++cpp+3 ，還是先計(jì)算 ++cpp ，此時(shí) cpp 指向 cp 的第三個(gè)元素的地址，然后解引用得到 c+1 ，然后 -- ，c+1 就變成了 c ，然后解引用得到 c 的首元素地址，在此地址的基礎(chǔ)上 +3 ，就拿到了字符串常量 "ENTER" 的第四個(gè)字符的地址，然后通過 %s 的形式打印得到 ER 。

*cpp[-2]+3 可改寫為 *(*(cpp-2))+3 ，也就是說，此時(shí) cpp 指向了 cp 的首元素地址，解引用得到了 c+3 ，c+3 是指向 c 的第四個(gè)元素的地址，解引用便得到了 c 的第四個(gè)元素，這個(gè)元素是字符串常量 "FIRST" 的首元素地址，在此地址的基礎(chǔ)上 +3 便得到字符串常量第四個(gè)字符的地址，%s 通過這個(gè)地址打印便得到 ST 。(此時(shí) cpp 是沒有實(shí)質(zhì)運(yùn)算的)

cpp[-1][-1]+1 可改寫為 *(*(cpp-1)-1)+1 ，此時(shí) cpp 指向 cp 的第二個(gè)元素的地址，解引用得到 c+2 ，然后 -1 得到 c+1 ，即指向了 c 的第二個(gè)元素的地址，解引用便得到了 c 的第二個(gè)元素，這個(gè)元素是字符串常量 "NEW" 的首元素地址，然后 +1 便指向了字符串常量的第二個(gè)字符的地址，通過 %s 形式打印便得到了 EW 。