无法通过这种方式来计算数字的平方

Question

我找到了一个计算数字平方的函数:

int p(int n) {
    int a[n]; //works on C99 and above
    return (&a)[n] - a;
}

它返回n ^2的值.问题是,它是如何做到的？经过一点点测试后,我发现之间是(&a)[k]和/ .这是为什么？(&a)[k+1]sizeof(a)sizeof(int)

Answer 1

显然是一个黑客...但是一种在不使用*运算符的情况下对数字进行平方的方法(这是编码竞赛要求).

(&a)[n] 

相当于指向int位置的指针

(a + sizeof(a[n])*n)

因此整个表达是

  (&a)[n] -a 

= (a + sizeof(a[n])*n -a) /sizeof(int)

= sizeof(a[n])*n / sizeof(int)
= sizeof(int) * n * n / sizeof(int)
= n * n

Answer 2

要理解这个hack,首先你需要理解指针差异,即当两个指向同一数组元素的指针相减时会发生什么？

当从另一个指针中减去一个指针时,结果是指针之间的距离(在数组元素中测量).所以,如果p指向a[i]和q指向a[j],则p - q等于i - j.

C11:6.5.6加法运算符(p9):

当减去两个指针时,两个指针都指向同一个数组对象的元素,或者指向数组对象的最后一个元素的元素; 结果是两个数组元素的下标的差异.[...].
换句话说,如果表达式P和Q指向,分别为i和第j一个数组对象的个元素,表达(P)-(Q)具有值i?j所提供的值在适合类型的对象ptrdiff_t.

现在我希望你知道数组名转换为指针,a转换为指向数组第一个元素的指针a.&a是整个存储块的地址,即它是数组的地址a.下图将帮助您理解(_{阅读此答案以获得详细说明}):

这将帮助您了解为什么a和&a具有相同的地址以及^第(&a)[i] i ^个数组的地址(与其大小相同a)的地址.

所以,声明

return (&a)[n] - a; 

相当于

return (&a)[n] - (&a)[0];  

这种差异将会给指针之间的元素数(&a)[n]和(&a)[0],其是n各阵列n int元素.因此,总数组元素n*n= n².

注意:

C11:6.5.6加法运算符(p9):

当减去两个指针时,两个指针都指向同一个数组对象的元素,或者指向数组对象的最后一个元素的元素 ; 结果是两个数组元素的下标的差异.结果的大小是实现定义的,其类型(有符号整数类型)ptrdiff_t在<stddef.h>头文件中定义.如果结果在该类型的对象中无法表示,则行为未定义.

由于(&a)[n]既不指向同一数组对象的元素也不指向数组对象的最后一个元素,因此(&a)[n] - a将调用未定义的行为.

另请注意,最好将函数的返回类型更改p为ptrdiff_t.

Answer 3

a是一个(变量)数组n int.

&a是指向(变量)数组的指针n int.

(&a)[1]是int一个int超过最后一个数组元素的指针.这个指针是n int后面的元素&a[0].

(&a)[2]是int一个int超过两个数组的最后一个数组元素的指针.这个指针是2 * n int后面的元素&a[0].

(&a)[n]是int一个int超过数组的最后一个数组元素的指针n.这个指针是n * n int后面的元素&a[0].只是减去&a[0]或a你有n.

当然,这在技术上是未定义的行为,即使它在您的机器上工作,因为(&a)[n]它不指向数组内部或超过最后一个数组元素(如指针算术的C规则所要求的).

Answer 4

如果你有两个指针指向同一个数组的两个元素,那么它的差异将产生这些指针之间的元素数量.例如,此代码段将输出2.

int a[10];

int *p1 = &a[1];
int *p2 = &a[3];

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

现在让我们考虑表达

(&a)[n] - a;

在这个表达式中a有type int *并指向它的第一个元素.

表达式&a具有类型int ( * )[n]并指向成像二维数组的第一行.它的值匹配a虽然类型的值不同.

( &a )[n]

是这个成像的二维数组的第n个元素,并且具有类型,int[n]即它是成像数组的第n行.在表达式中,(&a)[n] - a它被转换为第一个元素的地址,并且类型为"int*".

所以在n (&a)[n]和an行之间 有n行.所以差异将等于n * n.