C语言面试题详解(第10节)

对于很多C语言初学者来说，指针是一大难点，但是指针也是C语言非常关键的组成部分，离开了指针，C语言几乎就只能处理小学数学题了。其实，指针虽难，肯定没有难到大多数人学不会的程度。之前的文章也强调过：C语言只是一门基础工具，它面向的是普通人，而不是智商拔尖的精英，大多数人都能学会它。

上一节提到，在理解指针时，只需要像 char，short，int 一样，把它也当做是一种“数据类型”就简单了。C语言中变量的数据类型其实就是告诉处理器该如何访问它，以及如何解释它的，同样的，指针的类型也是如此。

先来看看下面这个题目

下面这个题目是美国某著名软件公司的一道面试题，它的C语言代码如下，请看：

#include <stdio.h>

int main()
{
    int v[2][10] = {
                {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10},
                {11,12,13,14,15,16,17,18,19,20}
                };
     int (*a)[10] = v;
     printf("%d, %d, %d, %d, %d\n", **a, **(a+1), 
                 *(*a+1), *(a[0]+1), *(a[1]));
     return 0;
}

程序首先定义了一个二维数组 v，并赋予了 1~20 的初值，接着又定义了一个指针 a 并让其指向 v，并通过指针 a 依次输出 5 个值。那么，这个C语言程序会输出什么呢？

初步分析

显然，这是一道考察指针的题目，关键点在于指针 a。按照上面说的：“在理解指针时，要像 char，short，int 一样，把它也当做是一种数据类型”，那么 a 其实就是一个 int [10] 类型的数组指针。

“a 是 int [10] 类型的数组指针”，上一节文章已经较为详细的分析过，这里就不再赘述了，读者若感到费解，可以看看上一节的文章。

那么，这个C语言程序会输出什么呢？得到答案最简单粗暴的方法就是编译并执行这段程序，请看：

# gcc t.c
# ./a.out 
1, 11, 2, 2, 11

答案是 1, 11, 2, 2, 11，为什么呢？最好理解的是 **a，它肯定指向数组的第一个元素，也就是 1。剩下的几个，就需要分析指针的移动了。如果读者没能正确分析出答案，请继续往下看。

二维数组在内存中的数据存储

应该明白，即使是二维数组，其在内存中也是线性存储的：

以上面的C语言代码为例，当通过 v[1][2] 访问数据时，编译器其实是将其按照 v[1* 10 + 2] 处理的。在C语言中定义一维数组时，若是有初始化，不指定数组的元素个数也是允许的：

int a[] = {1, 2, 3};

但是在定义二维数组时，不指定二维数组的第二维就不允许了：

// 报错
int a[][] = {{1,2}, {3,4}};

相信读者现在应该明白原因了，因为编译器在访问二维数组数据时，需要知道数组的第二维数才能计算得到要访问的地址。知道了这一点，再分析上面这个面试题就简单了，请继续往下看。

C语言中的指针移动

文章开头提到：“语言中变量的数据类型其实就是告诉处理器该如何访问它，指针也是如此。”这句话是什么意思呢？请看下图：

数据在内存中最小粒度是一个字节，上图假设内存中存储了 9 个字节的数据，在我的机器，int 类型占用 4 字节内存空间，因此 int 型指针是逐 4 字节访问内存的，若 pi 指向地址 1，那 pi+1 就执向地址 5 了（逐4字节访问内存）。

同样的道理，short 类型占用 2 字节内存空间，因此 short 型指针是逐 2 字节访问内存的，若 ps 指向地址 1，那 ps+1 显然就执行地址 3 了。char 型指针的移动分析也是类似的，就不赘述了。

到这里，相信读者也发现了，指针的加减法似乎并不严格的遵循 1+1=2 的数学规则，对于 int 型指针来说，1+1 居然“等于”4，而对于 short 型指针来说，1+1 又“等于”2 ！

其实，分析指针加减法的时候不应该只从数学层面考虑，1千克+1克也并不等于 2 克对不？应该考虑单位的，指针的“单位”就是它的类型：int 型指针的单位就是 sizeof(int)，short 型指针的单位就是 sizeof(short)，这样考虑的话，上面的加法就没有那么诡异了。