为什么指针减法会产生与指向的值无关的数字？

Question

#include <stdio.h>

void main() {

    int arr[] = {10,20,30,40};
    int *p1 = arr;
    int *p2 = &arr[2];

    printf("%d",p2-p1);
}

输出：2

我很惊讶地看到输出为 2。我不知道为什么输出是 2。

Answer 1

int arr[] = {10,20,30,40};


arr     | 10  | 20  | 30  | 40
index   |  0  |  1  |  2  |  3
pointer | @+0 | @+1 | @+2 | @+3

int *p1 = arr;
int *p2 = &arr[2];

这意味着，p1 指向 arr 的首地址，即 @，p2 指向 arr 的第三个元素，即 @+2

printf("%d",p2-p1);

p2-p1 => @+2 - @ = 2 所以输出是2

Answer 2

当您从

p1

中减去

p2

时，即

(p2 - p1)

，您实质上是找到了它们内存地址之间的差异。由于两个指针都指向同一数组中的元素，因此它们的地址之间的差异表明它们在数组中相距多少个元素。所以，

p2 - p1

给你2，表示有2个整数（或元素，因为

int

，每个元素有4个字节）。

如果您想访问该值，可以通过

printf("%d",*p2-*p1);

来实现

Answer 3

在此声明中

int *p1 = arr;

数组指示符隐式转换为指向其第一个元素的指针。它相当于下面的声明

int *p1 = &arr[0];

像

arr[i]

这样的表达式，其中

i

是某个整数，其计算方式类似于

*( arr + i )

。也就是说，表达式

a[0]

的计算结果与

*( a + 0 )

相同，与

*( a )

或

*a

相同。表达式

a[2]

的计算方式与

*( a + 2 )

类似。对表达式应用运算符地址，您将得到

p1

的值等于

a + 0

或

a

，并且

p2

的值等于表达式

a + 2

的值。

因此差值

p2 - p1

与

( a + 2 ) - a

相同，等于

2

。

来自 C 标准（6.5.6 加法运算符）

8 当整数类型的表达式与指针相加或相减时，结果具有指针操作数的类型。如果指针操作数指向数组对象的元素，并且 数组足够大，结果指向原始元素的元素偏移量，使得结果数组元素和原始数组元素的下标之差等于整数表达式。 换句话说，如果表达式 P 指向数组对象的第 i 个元素，则表达式 (P)+N （等效于 N+(P)）和 (P)-N （其中 N 的值为 n）分别指向第 i + n 个 和 i − 数组对象的第 n 个元素，前提是它们存在。 此外，如果表达式 P 指向数组对象的最后一个元素，则表达式 (P)+1 指向数组对象的最后一个元素之后的一个，如果表达式 Q 指向数组对象的最后一个元素，则表达式 (Q)-1 指向数组对象的最后一个元素。如果指针操作数和结果都指向 对于同一数组对象的元素，或者超过数组对象的最后一个元素，计算不应产生溢出；否则，行为是未定义的。如果结果指向过去 数组对象的最后一个元素，不得将其用作所计算的一元 * 运算符的操作数。

注意表达式的类型是

ptrdiff_t

。所以你应该写

printf("%td",p2-p1);

而不是

printf("%d",p2-p1);