C语言，你真的弄懂了么？

程序（来源 ）：

 

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int x[4];
    printf("%p\n", (void*) (x));
    printf("%p\n", (void*) (x + 1));
    printf("%p\n", (void*) (&x));
    printf("%p\n", (void*) (&x + 1));
}

 假设x的地址为n，那么输出为：

 

n
n+4
n
n+16

 window下使用gcc编译输出结果：

 

0x22cd44
0x22cd48
0x22cd44
0x22cd54

 前三个还比较好理解，最后一行中&x实际表示是一个类型为int (*)[4]类型的指针，所以&x+1后地址增加16。

 有一个和上面类似的程序（源自《C语言深度剖析》，可以在网上搜索下载到）：

#include <stdio.h>

int main(void)
{
   int a[] = {1,2,3,4,5};
   int *p = (int *)(&a+1);
   printf("%d %d\n",*(a+1),*(p-1));
   return 0;
}

  此程序输出结果为2,5

类似的还有个程序：

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    int a[] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
    int (*p1)[3] = &a;
    int (*p2)[4] = a;
    printf("%d %d\n",*(*(p1+1)+1),*(*(p2+2)+1));
    return 0;
}

  该程序编译时会提示警告（p1和p2初始化采用不兼容的指针类型）。

  这里，p1和p2都是数组指针。p1指向有三个元素的整型数组，p2指向有四个元素的整形数组。

  数组指针p1类似于一个二维数组b[][3]，而根据二维数组b[i][j]可以表示成*(*(b+i)+j)的形式。所以*(*(p1+1)+1)相当于二维数组b[][3]中的b[1][1],因而对应于a[4],所以输出结果为5，类似的可以得出另一个指针的输出结果。

所以整个输出结果为5,10

同样，还有个程序：

#include <stdio.h>
int main(void)
{
    int a[4] = {1,2,3,4};
    int *ptr1 = (int*)(&a+1);
    int *ptr2 = (int *)((int)a+1);
    printf("%x,%x\n",ptr1[-1],*ptr2);
    return 0;
}

  ptr1[-1]的值（跟上面的例子的情况类似）为4

  而*ptr2的值则根据处理器的不同而可能有不同的结果（参见大端模式和小端模式 endianness ）

  如果为小端模式（例如intel x86兼容处理器,8051,avr等），那么*ptr2（注意使用题目中使用了%x输出格式）输出结果为2000000

  如果为大端模式（例如motorola 68k,powerpc,IBM sys/360等），那么*ptr2输出结果为100

判断处理器使用什么模式，可以使用下面函数进行检测（相关链接 ）：

/*little endian when return 1,else  big endian*/
int CheckEndian()
{
    union{
        int i;
        char c;
    }e;
    e.i = 1;
    return (e.c == 1);
}

  如果使用大端模式，那么数组a在内存中表示(十六进制）为 00 00 00 01 00 00 00 02 00 00 00 03 00 00 00 04

ptr2指向第二个00，所以为00 00 01 00(即0x100）

  如果是小端模式，那么数组a在内存中表示为01 00 00 00 02 00 00 00 03 00 00 00 04 00 00 00，ptr2指向第一个00,所以其指向内容为00 00 00 02，由于使用了小端模式，所以需要颠倒过来表示即02000000（也即0x2000000).

接着是一些二维数组和二级指针的一些例子（同样源自《c语言深度剖析》）：

 

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    int a[3][2]={(1,2),(3,4),(5,6)};
    int *p;
    p = a[0];
    printf("%d\n",p[0]);
    return 0;
}

 编译后运行，结果为2，因为圆括号内的使用了逗号表达式，二维数组a的初始化相当于int a[3][2]={2,4,6};

 

#include <stdio.h>
int main(void)
{
    int a[5][5];
    int (*p)[4];
    p = a;
    printf("a_ptr=%#p,p_ptr=%#p\n",&a[4][2],&p[4,2]);
    printf("%p,%d\n",&p[4][2]-&a[4][2],&p[4][2]-&a[4][2]);
    return 0;
}

 编译后运行，结果为

a_ptr=0X0022FF70,p_ptr=0X0022FF38
FFFFFFFC,-4

 这是因为二维数组实际上仍然用一维数组来表示。而int (*p)[4]相当于把a的一维数组表示又转化成二维数组[][4],这样&p[4][2]相当于p+4*4+2,&a[4][2]相当于p+4*5+2,所以二者相减结果为-4.

 

接着是几个内存分配的程序（源自《高质量程序设计指南--c++/c语言》）

（1）

#include <stdio.h>

void getmemory(char *p)
{
    p = (char*)malloc(100*sizeof(*p));

}
int main(void)
{
    char *str = NULL;
    getmemory(str);
    strcpy(str,"hello,world");
    printf("%s\n",str);
    
    return 0;
}

  编译运行后程序会发生崩溃，因为getmemory只是将NULL值传给参数p，然后又给p分配了100个字节空间，对str没有任何改变。由于str仍未NULL,所以对空串进行串拷贝会发生崩溃。

（2）

#include <stdio.h>

char *getmemory(void)
{
    char p[] = "hello,world";
    return p;
}
int main(void)
{
    char *str = NULL;
    str = getmemory();
    printf("%s\n",str);

    return 0;
}

 编译运行该程序，其输出结果为乱码。

这是因为C语言中栈帧布局可知，getmemory被调用后，会在栈上分配数组p来存放"hello,world"字符串并返回该串地址，但是在getmemory返回后，在栈上分配的数组部分已经变成无效状态，此时调用printf函数，就会覆盖掉原来数组p中的内容。但是输出串地址仍是以前的地址，所以可能输出乱码。

（3）

#include <stdio.h>

void getmemory(char **p, int num)
{
    *p = (char*)malloc(num);
}
int main(void)
{
    char *str = NULL;
    getmemory(&str,100);
    strcpy(str,"hello,world");
    printf("%s\n",str);

    return 0;
}

 编译运行该代码会输出”hello,world"，但是该程序没有将分配空间释放，所以可能会产生内存泄漏

（4）

#include <stdio.h>

void test(void)
{
    char *str = (char*)malloc(100);
    strcpy(str,"hello");
    free(str);
    if(str != NULL)
    {
        strcpy(str,"world");
        printf("%s\n",str);
    }
}
int main(void)
{
    test();
    return 0;
}

 编译运行该程序后，可能产生非常危险的后果。因为前面给str分配空间并释放，但是并没有将str设置为NULL,因而str成为“野指针”，下面还要继续对str原来位置复制一个串"world"并输出，这就成了篡改堆中内容，可能带来非常严重的后果。

 

 

接下来是一个要求不用循环和条件语句输出1到1000的所有整数（来源 ）。

（方法1）：该方法会产生一个错误（除0故障），但能输出正确结果

 

#include <stdio.h>
#define MAX 1000
int boom;
int foo(n) {
    boom = 1 / (MAX-n+1);
    printf("%d\n", n);
    foo(n+1);
}
int main() {
    foo(1);
}

 （方法二）：

 

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

void f(int j)
{
    static void (*const ft[2])(int) = { f, exit };

    printf("%d\n", j);
    ft[j/1000](j + 1);
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    f(1);
}

 这段代码可以简化为：

 

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

void main(int j) {
  printf("%d\n", j);
  (&main + (&exit - &main)*(j/1000))(j+1);
}

  运行此程序时，由于不带任何参数，所以j的初始值为1（相当于argc参数，只是这里变量名换一下而已，不影响程序的执行），然后输出1，下一句中j/1000值为0（j为1-999之间任意整数时其值均为0），所以相当于执行（&main)(2)，这是一个函数指针调用，然后输出2，继续执行下去直至j为999时，会调用（&main）（1000），此时输出1000，j/1000值变为1，所以下一步调用（&main+(&exit-&main))(1001)，即exit(1001),此时使用exit跳出函数的执行。

 

 

不使用中间变量交换两个整型变量的值，代码如下：

int x,y;
x=x^y;
y=x^y;
x=x^y;

 

Duff's device :

 

send(to, from, count)
	register short *to, *from;
	register count;
	{
		register n=(count+7)/8;
		switch(count%8){
		case 0:	do{	*to = *from++;
		case 7:		*to = *from++;
		case 6:		*to = *from++;
		case 5:		*to = *from++;
		case 4:		*to = *from++;
		case 3:		*to = *from++;
		case 2:		*to = *from++;
		case 1:		*to = *from++;
			}while(--n>0);
		}
	}

 这个代码格式是老的代码格式。具体讲解见上面的链接。

 

检查一个字符串（名称为s1）是否是另外一个字符串（名称为s2）的旋转版本（来源 ）。例如"stackoverflow"的旋转版本字符串有： "tackoverflows"，“overflowstack"等。

算法实现方法如下：

（1）确定两个串长度相等

（2）将s1和s1连接起来，检查s2是否是连接后的串的字串

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
int IsRotation(char s1[], char s2[])
{
  int len1 = strlen(s1),len2=strlen(s2);
  char *str = malloc((len1+len1+1)*sizeof(char));
  if(len1 != len2)
    return 0;
  if(str == NULL)
    {
      fprintf(stderr,"error while allocating space\n");
      return -1;
    }
  if(strcpy(str,s1) == NULL || strcat(str,s1) == NULL)
    {
      fprintf(stderr,"error while copying or concatenate string s1 to str\n");
      return -1;
    }
  if(strstr(str,s2) != NULL)
    return 1;
  return 0;
}

 这段代码是我自己写的，可能有不完善的地方。当执行中出错时返回-1，如果是旋转串则返回1，否则返回0.