值超過C-Style字符串的有效指針

Question

我目前正在通過“C ++ Primer”工作。 在一個練習題中，它問：

以下程序有什么作用？

const char ca[] = { 'h', 'e', 'l', 'l', 'o' };

const char *cp = ca;

while (*cp)
{
    cout << *cp << endl;

    cp++;
}

我很高興我理解* cp將繼續在ca []數組的最后一個字符后繼續為真，因為沒有空字符作為數組中的最后一項。

對於我的好奇心來說，更多的是因為什么使得while循環變得虛假。 它似乎總是在我的電腦上顯示19個字符。 0-4是hello字符串，5-11總是相同，每次執行都會更改12-19。

#include <iostream>

using namespace std;

int main( )
{
    const char ca[ ] = { 'h', 'e', 'l', 'l', 'o'/*, '\0'*/ };

    const char *cp = ca;

    int count = 0;

    while ( *cp )
    {
        // {counter} {object-pointed-to} {number-equivalent}
        cout << count << "\t" << *cp << "\t" << (int)*cp << endl;

        count++;
        cp++;
    }

    return 0;
}

問題：什么導致while循環失效？ 為什么5-11總是相同的角色？

Answer 1

C ++允許你通過一個過去的ca[4]來生成指向ca[0]指針。 但是，您可以取消引用（即應用operator * ）指向ca[0]到ca[4]指針; 指向過去ca[4]的指針是不受限制的。 取消引用指針后會發生什么是未定義的行為 。 該程序可能會產生任何數據，甚至崩潰。

現實中發生的事情更簡單：指針只是內存中的一個地址，因此取消引用它會繼續為您的程序提供數字。 在某些時候，地址包含一個零字節。 這是你的程序停止的時候。

您的陣列分配在自動內存中。 大多數編譯器都使用CPU堆棧。 字節5..20的內容很可能包括cp和count ，因為編譯器傾向於將局部變量放在一起。 中間可能有一些填充，因為指針和int通常在可被4整除的地址對齊。當然，你不能指望任何發生的事情，因為其他編譯器會以不同的方式做到這一點。

Answer 2

因為對於語言來說，通過訪問數組所發生的事情是不確定的，如果你想了解發生了什么，你就能理解你的“平台”是如何工作的。

對於大多數編譯器，你的記憶可能是這樣的：

|H|e|l|l|o|XXX|____cp___|__count__|

XXX是“填充字節”，必須與＃8對齊。編譯器 - 在調試版本中 - 通常使用0以外的固定值填充這些字節，只是為了使一個越界迭代不停止（這樣你就可以發現它）

cp是指向“H”的指針，它逐一遞增。 它的值通常是進程本身的進程堆棧的地址映射。

這個地址通常有一個固定的前綴，以及一個隨着嵌套調用深入而增長的偏移值。

由於指針（可能）是8個字節長（最后四個字節放在第一個之前，因為x86處理器的低端），你得到的是一個打印的迭代：

• 五個“你好”字符
• 三個填充字符（以某種方式允許yare打印）
• 從堆棧開始的cp偏移量（總是相同的，因為main總是在程序本身的相同位置）
• 進程前綴的一部分（每次調用時都會更改）

該前綴可以在某個點上包括“0”，從而終止循環。

請注意 - 無論這種解釋是否有意義 - 您無法以任何方式信任它為不同平台編譯生產代碼，甚至可能由不同的編譯器，因為他們管理變量的方式也可能不同。

Answer 3

重要的是要知道您正在經歷Undefined behavior 。 所以無論你現在看到什么，當你使用不同的編譯器或不同的編譯器選項時可能會有所不同。

5-11上'常量'值的最可解釋的原因是你正在讀取堆棧的一部分，它恰好每次都具有相同的值。

Answer 4

對於初學者：

這：存儲一個包含\\0 null終止符的字符數組（可修改的字符串） ：

const char ca[] = "hello";

這不包括null終止符。 它從初始化列表初始化數組

const char ca[] = { 'h', 'e', 'l', 'l', 'o' };

以與您相同的方式工作：

const int ib[] = {2, 5, 7, 9};

這里有意義，因為編譯器不應該向您的數組添加額外的東西。

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const char ca[] = { 'h', 'e', 'l', 'l', 'o' };
const char *cp = ca;
while (*cp){
    cout << *cp << endl;
    cp++;
}

好吧，你的代碼中有一個未定義的行為 ，因為你的數組將取消引用，因為數組中沒有\\0 null終止符。

是什么原因導致while循環失效？

那么在打印數組中的最后一個字符后會發生的事情是，程序會從未定義 （未知）的內存位置繼續讀取和打印，直到找到0並且循環退出為止。

為什么5-11總是相同的角色？

至於為什么它們看起來一樣：堆棧變量按編譯器的意願線性排列; 記憶也被填充 ; 再次， 內存被重用 ，因此你從東西的地址讀取，你沒有合法的業務。

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腳注：您的程序可能會在int main()之前調用其他函數。 （這不是你的事，它所謂的）。 這些函數初始化靜態變量，包括std::cout東西