为什么第二个printf输出0？

Question

#include<stdio.h>
int main()
{
    char arr[] = "somestring";
    char *ptr1 = arr;
    char *ptr2 = ptr1 + 3;
    printf("ptr2 - ptr1 = %ld\n", ptr2 - ptr1);
    printf("(int*)ptr2 - (int*) ptr1 = %ld",  (int*)ptr2 - (int*)ptr1);
    return 0;
}

我明白。

我了解

 ptr2 - ptr1

代码输出3，但是无法理解为什么第二个printf输出0。

- Ian McGrath

---

提问还会被踩？ - Ian McGrath

@Jerry，不是我写的。这是我做的一个C语言测验。我答错了。 - Ian McGrath

尝试调试并检查值（观察）。 - Jerry

根据指针数学，当你加上 1 时，结果将指向相同类型的下一个位置。假设 arr == 12，那么 ptr1 == 12，然后 ptr1 + 3 == 15，所以 ptr2 == 15。现在，如果你在添加 + 之前将 ptr1 转换为 int*，则 (int*)ptr1 + 1 = 16，对于 sizeof (int*) == 4 的系统而言。 - Grijesh Chauhan

这是否属于未定义行为（UB）？因为(int*)ptr1没有正确对齐（取决于平台），所以对其进行取消引用可能会出现问题。但是，如果指针对齐不正确，甚至减法本身也可能是UB吗？ - Aaron McDaid

Answer 1

这是因为当你从两个指针中减去时，你得到的是指针之间的距离，以元素数量而不是字节数来表示。

(char*)ptr2-(char*)ptr1  // distance is 3*sizeof(char), ie 3
(int*)ptr2-(int*)ptr1  // distance is 0.75*sizeof(int), rounded to 0 

编辑：我之前说过的强制转换指针对齐的说法是错误的。

- Benoit Blanchon

---

我的机器上 int* 的大小是8字节。但是 ptr2=ptr1+5 却得到了1。所以我猜即使大小为8字节，它也可以在4字节边界上对齐。我是对的吗？ - Ian McGrath

@IanMcGrath sizeof(int) 是4，而不是sizeof(int*)。 - Yu Hao

@BenoitBlanchon，现在它变得非常清晰了。谢谢。 - Ian McGrath

抱歉，我走得太快了。 - Benoit Blanchon

Answer 2

如果您想检查地址之间的距离，请勿使用(int *)或(void *)，ptrdiff_t 是一种能够表示任何有效指针减法操作结果的数据类型。

#include <stdio.h>
#include <stddef.h>

int main(void)
{
    char arr[] = "somestring";
    char *ptr1 = arr;
    char *ptr2 = ptr1 + 3;
    ptrdiff_t diff = ptr2 - ptr1;

    printf ("ptr2 - ptr1 = %td\n", diff);
    return 0;
}

编辑：正如@chux指出的那样，使用"%td"字符来表示ptrdiff_t。

- David Ranieri

---

不知道这一点。谢谢你的回答，我接受了Benoit Blanchon的回复，因为他解释了为什么是0。你提到的内容仍然很有用。+1 - Ian McGrath

根据C11标准6.5.6 9，差异在于类型ptrdiff_t。因此将差异转换为(ptrdiff_t)类型不会改变任何内容。要打印此类型，应使用t修饰符，如printf("%td\n", ptr2 - ptr1)。 - chux - Reinstate Monica

Answer 3

将 char 指针强制转换为 int* 可以使其对齐到 4 字节（假设这里的 int 是 4 字节）。尽管 ptr1 和 ptr2 相隔 3 字节，但将它们强制转换为 int* 后，结果相同，因此得出了这个结果。

- Siddhartha Ghosh

Answer 4

这是因为 sizeof(int) == 4

每个字符占用1个字节。在内存中，您的字符数组看起来像这样：

[s][o][m][e][s][t][r][i][n][g][0]

当你有一个整数数组时，每个整数占用四个字节。存储'1'和'2'的概念上看起来更像这样：

[0][0][0][1][0][0][0][2]

因此，Ints必须对齐到4字节边界。您的编译器将地址别名到最低整数边界。如果您使用4而不是3，则会注意到它按预期工作。

您必须执行减法才能使其执行（仅将转换后的指针传递给printf无法执行），因为printf不是严格类型化的，即%ld格式不包含参数是int指针的信息。

- Oliver Giles