这段代码如何在不使用sizeof（）的情况下确定数组大小？

Question

通过一些C面试问题，我发现了一个问题，说明“如何在不使用sizeof运算符的情况下在C中查找数组的大小？”，并提供以下解决方案。 它有效，但我无法理解为什么。

#include <stdio.h>

int main() {
    int a[] = {100, 200, 300, 400, 500};
    int size = 0;

    size = *(&a + 1) - a;
    printf("%d\n", size);

    return 0;
}

正如预期的那样，它返回5。

编辑：人们指出了这个答案，但语法确实有所不同，即索引方法

size = (&arr)[1] - arr;

所以我相信这两个问题都是有效的，并且对问题的解决方法略有不同。 谢谢大家的大力帮助和彻底的解释！

Answer 1

向指针添加1时，结果是指向类型的对象序列（即数组）中下一个对象的位置。 如果p指向int对象，则p + 1将指向序列中的下一个int 。 如果p指向int的5元素数组（在本例中为表达式&a ），那么p + 1将指向序列中int的下一个5元素数组 。

减去两个指针（前提是它们都指向同一个数组对象，或者一个指向一个超过数组的最后一个元素）会产生这两个指针之间的对象数（数组元素）。

表达&a产生的地址a ，并且具有类型int (*)[5]指针至5个元素的数组的int ）。 表达&a + 1产生的下一5个元素的数组的地址int以下a ，并且还具有的类型int (*)[5] 表达式*(&a + 1)解引用的结果&a + 1 ，使得其产生所述第一地址int的最后一个元素以下a ，并且具有类型int [5]在此上下文中，“衰减”到int *表达式。

类似地，表达a “衰减”的指针数组的第一元素和具有类型int * 。

图片可能会有所帮助：

int [5]  int (*)[5]     int      int *

+---+                   +---+
|   | <- &a             |   | <- a
| - |                   +---+
|   |                   |   | <- a + 1
| - |                   +---+
|   |                   |   |
| - |                   +---+
|   |                   |   |
| - |                   +---+
|   |                   |   |
+---+                   +---+
|   | <- &a + 1         |   | <- *(&a + 1)
| - |                   +---+
|   |                   |   |
| - |                   +---+
|   |                   |   |
| - |                   +---+
|   |                   |   |
| - |                   +---+
|   |                   |   |
+---+                   +---+

这是同一存储的两个视图 - 在左侧，我们将其视为一个由5个元素组成的int序列，而在右侧，我们将其视为一个int序列。 我还展示了各种表达方式及其类型。

请注意，表达式*(&a + 1)导致未定义的行为 ：

...
如果结果指向数组对象的最后一个元素之后，则不应将其用作已计算的一元*运算符的操作数。

^{C 2011在线草案 ，6.5.6 / 9}

Answer 2

这条线最重要：

size = *(&a + 1) - a;

正如你所看到的，它首先采取的地址a ，并增加了一个它。 然后，取消引用该指针和减去的原始值a从它。

C中的指针运算会导致返回数组中元素的数量，或者5 。 加入一种和&a是指向的5下一个阵列int年代后a 。 之后，此代码取消引用结果指针并从中减去a （已衰减为指针的数组类型），从而给出数组中的元素数。

指针算术如何工作的详细信息：

假设你有一个指向xyz的指针，它指向一个int类型并包含值(int *)160 。 当你从xyz减去任何数字时，C指定从xyz减去的实际数量是该数字乘以它指向的类型的数量。 例如，如果从xyz减去5 ，则如果指针算术不适用，则xyz结果的值将为xyz - (sizeof(*xyz) * 5) 。

作为a是5 int类型的数组，结果值将为5.但是，这不适用于指针，仅适用于数组。 如果使用指针尝试此操作，结果将始终为1 。

这是一个显示地址以及未定义的示例。 左侧显示地址：

a + 0 | [a[0]] | &a points to this
a + 1 | [a[1]]
a + 2 | [a[2]]
a + 3 | [a[3]]
a + 4 | [a[4]] | end of array
a + 5 | [a[5]] | &a+1 points to this; accessing past array when dereferenced

这意味着代码从&a[5] （或a+5 ）中减去a ，给出5 。

_{请注意，这是未定义的行为，不应在任何情况下使用。 不要指望这种行为在所有平台上都是一致的，并且不要在生产程序中使用它。}

Answer 3

嗯，我怀疑这是在C早期就不会有效的事情。但这很聪明。

一次一个步骤：

• &a获取指向int [5]类型的对象的指针
• 假设有一个数组， +1会得到下一个这样的对象
• *有效地将该地址转换为int的类型指针
• -a减去两个int指针，返回它们之间的int实例计数。

我不确定它是完全合法的（在这里我的意思是语言律师合法 - 不会在实践中起作用），因为某些类型的操作正在进行中。 例如，当你指向同一个数组中的元素时，你只能“允许”减去两个指针。 *(&a+1)通过访问另一阵列，虽然是一个父阵列合成，所以是不实际的指针到同一阵列a 。 此外，虽然允许您通过数组的最后一个元素合成指针，并且可以将任何对象视为1个元素的数组，但是对于此合成指针，取消引用（ * ）的操作不是“允许的”，即使在这种情况下它没有行为！

我怀疑在C的早期（K＆R语法，任何人？），一个数组更快地衰减成指针，所以*(&a+1)可能只返回int **类型的下一个指针的地址。 现代C ++中更严格的定义肯定允许指向数组类型的指针存在并知道数组大小，并且可能C标准也遵循了。 所有C函数代码仅将指针作为参数，因此技术上可见的差异很小。 但我只是在这里猜测。

这种详细的合法性问题通常适用于C解释器或lint类型工具，而不是编译代码。 解释器可能会将2D数组实现为指向数组的指针数组，因为实现的运行时功能较少，在这种情况下解除引用+1将是致命的，即使它工作也会给出错误的答案。

另一个可能的弱点可能是C编译器可能对齐外部数组。 想象一下，如果这是一个包含5个字符的数组（ char arr[5] ），当程序执行&a+1它会调用“数组数组”行为。 编译器可能会认为5个字符数组的数组（ char arr[][5] ）实际上是作为8个字符数组（ char arr[][8] ）的数组生成的，因此外部数组很好地对齐。 我们正在讨论的代码现在将数组大小报告为8，而不是5.我不是说特定的编译器肯定会这样做，但它可能会。