這段代碼如何在不使用sizeof（）的情況下確定數組大小？

Question

通過一些C面試問題，我發現了一個問題，說明“如何在不使用sizeof運算符的情況下在C中查找數組的大小？”，並提供以下解決方案。 它有效，但我無法理解為什么。

#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;
}

正如預期的那樣，它返回5。

編輯：人們指出了這個答案，但語法確實有所不同，即索引方法

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

所以我相信這兩個問題都是有效的，並且對問題的解決方法略有不同。 謝謝大家的大力幫助和徹底的解釋！

Answer 1

向指針添加1時，結果是指向類型的對象序列（即數組）中下一個對象的位置。 如果p指向int對象，則p + 1將指向序列中的下一個int 。 如果p指向int的5元素數組（在本例中為表達式&a ），那么p + 1將指向序列中int的下一個5元素數組 。

減去兩個指針（前提是它們都指向同一個數組對象，或者一個指向一個超過數組的最后一個元素）會產生這兩個指針之間的對象數（數組元素）。

表達&a產生的地址a ，並且具有類型int (*)[5]指針至5個元素的數組的int ）。 表達&a + 1產生的下一5個元素的數組的地址int以下a ，並且還具有的類型int (*)[5] 表達式*(&a + 1)解引用的結果&a + 1 ，使得其產生所述第一地址int的最后一個元素以下a ，並且具有類型int [5]在此上下文中，“衰減”到int *表達式。

類似地，表達a “衰減”的指針數組的第一元素和具有類型int * 。

圖片可能會有所幫助：

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

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

這是同一存儲的兩個視圖 - 在左側，我們將其視為一個由5個元素組成的int序列，而在右側，我們將其視為一個int序列。 我還展示了各種表達方式及其類型。

請注意，表達式*(&a + 1)導致未定義的行為 ：

...
如果結果指向數組對象的最后一個元素之后，則不應將其用作已計算的一元*運算符的操作數。

^{C 2011在線草案 ，6.5.6 / 9}

Answer 2

這條線最重要：

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

正如你所看到的，它首先采取的地址a ，並增加了一個它。 然后，取消引用該指針和減去的原始值a從它。

C中的指針運算會導致返回數組中元素的數量，或者5 。 加入一種和&a是指向的5下一個陣列int年代后a 。 之后，此代碼取消引用結果指針並從中減去a （已衰減為指針的數組類型），從而給出數組中的元素數。

指針算術如何工作的詳細信息：

假設你有一個指向xyz的指針，它指向一個int類型並包含值(int *)160 。 當你從xyz減去任何數字時，C指定從xyz減去的實際數量是該數字乘以它指向的類型的數量。 例如，如果從xyz減去5 ，則如果指針算術不適用，則xyz結果的值將為xyz - (sizeof(*xyz) * 5) 。

作為a是5 int類型的數組，結果值將為5.但是，這不適用於指針，僅適用於數組。 如果使用指針嘗試此操作，結果將始終為1 。

這是一個顯示地址以及未定義的示例。 左側顯示地址：

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

這意味着代碼從&a[5] （或a+5 ）中減去a ，給出5 。

_{請注意，這是未定義的行為，不應在任何情況下使用。 不要指望這種行為在所有平台上都是一致的，並且不要在生產程序中使用它。}

Answer 3

嗯，我懷疑這是在C早期就不會有效的事情。但這很聰明。

一次一個步驟：

• &a獲取指向int [5]類型的對象的指針
• 假設有一個數組， +1會得到下一個這樣的對象
• *有效地將該地址轉換為int的類型指針
• -a減去兩個int指針，返回它們之間的int實例計數。

我不確定它是完全合法的（在這里我的意思是語言律師合法 - 不會在實踐中起作用），因為某些類型的操作正在進行中。 例如，當你指向同一個數組中的元素時，你只能“允許”減去兩個指針。 *(&a+1)通過訪問另一陣列，雖然是一個父陣列合成，所以是不實際的指針到同一陣列a 。 此外，雖然允許您通過數組的最后一個元素合成指針，並且可以將任何對象視為1個元素的數組，但是對於此合成指針，取消引用（ * ）的操作不是“允許的”，即使在這種情況下它沒有行為！

我懷疑在C的早期（K＆R語法，任何人？），一個數組更快地衰減成指針，所以*(&a+1)可能只返回int **類型的下一個指針的地址。 現代C ++中更嚴格的定義肯定允許指向數組類型的指針存在並知道數組大小，並且可能C標准也遵循了。 所有C函數代碼僅將指針作為參數，因此技術上可見的差異很小。 但我只是在這里猜測。

這種詳細的合法性問題通常適用於C解釋器或lint類型工具，而不是編譯代碼。 解釋器可能會將2D數組實現為指向數組的指針數組，因為實現的運行時功能較少，在這種情況下解除引用+1將是致命的，即使它工作也會給出錯誤的答案。

另一個可能的弱點可能是C編譯器可能對齊外部數組。 想象一下，如果這是一個包含5個字符的數組（ char arr[5] ），當程序執行&a+1它會調用“數組數組”行為。 編譯器可能會認為5個字符數組的數組（ char arr[][5] ）實際上是作為8個字符數組（ char arr[][8] ）的數組生成的，因此外部數組很好地對齊。 我們正在討論的代碼現在將數組大小報告為8，而不是5.我不是說特定的編譯器肯定會這樣做，但它可能會。