前言：

• 博主實力有限，博文有什么錯誤，請你斧正，非常感謝！

• 博主目前只掌握的c語言，因此本文主要以c語言為背景討論問題。編譯器：VS2019

• 本文是《C陷阱與缺陷》專欄第3章

• 《C陷阱與缺陷》第一章，我們認識了詞法“陷阱”，第二章認識了語法“陷阱”

• 第三章讓我們了解一下語義”陷阱“（指針與數組底層原理，求值順序）

《C陷阱與缺陷》

“詞法”陷阱	“語法”陷阱

、

語義”陷阱“

• 一句話，哪怕，單詞，語法都對，仍然可能存在歧義或者非我們表達希望的意思。

• 同樣對于c程序，即使語法正確，編譯器對其也可能是我們非希望的運算，因此本博文主要討論：語義“陷阱“。

指針與數組

指針與數組之間的聯系是密不可分，理解數組必然需要理解指針。

• 數組名是不能進行自增，自減運算的，因為數組名是常地址。

• C語言只有一維數組，而且數組的大小必須在編譯期間就作為常數確定下來。

• | C99標準允許變長數組（int arr[m] [n]）.但是市面上大部分C編譯器(VS2019)還沒有完全實現C99標準，但是對于在線OJ系統允許變長數組。另外GCC中實現了變長數組。 |
  | :----------------------------------------------------------- |

• 為什么說C語言只有一維數組呢？

• 我們知道變量在內存是連續存放的，同樣一維數組也是。Exp；arr[m];當我們定義一個一維數組時，內存會為arr開辟大小為：m*sizeof（arr[0]）的字節空間。而對于二維數組，因為內存連續性的原因，內存并不會真真的開辟一個二維空間，而是連續依次存入二維數組的每個數據。之所以有二維數組的說法是為了分析問題方便。

Exp: int arr[ 3 ] [3 ] ;

聲明 arr是一個數組，該數組有3個元素，每個元素類型是數組大小為3的一維數組。

• 二維數組的實質是一維數組，只是其元素類型是一維數組類型。

• 多維數組同理

• 為什么要在編譯期間確定大小

為了給數組開辟內存

• 對于數組我們只要知道2件事：1.數組大小；2.獲得指向數組首元素地址的指針。對于數組的運算就沒問題了

• 為什么說知道數組首元素地址就可以了

1.指針的運算是根據其指向數據類型來進行計算。

int main(){int arr1[4] = { 5,6,8,4};int* p1 = arr1;//數組名是一維數組arr1首元素地址，而首元素是int 類型，因此p類型為intprintf("%d/n", *arr1);printf("%d/n", *p1);printf("%d/n", *(arr1+1));printf("%d/n", *(p1+1));//p的類型是int，因此加一，跳過int 字節內存。//二維數組printf("/n");int  arr2[3][2] = {45,4,5,6,78,75 };int(*p2)[2] = arr2;//數組名是二維數組首元素地址，而首元素的，類型是 int [2](含有2個元素的一維數組)                  //因此p在定義的類型為：int [2];printf("%d/n", arr2[0][0]);printf("%d/n", **p2);//*p后的地址類型為int,而%d需要int型數據，因此再*；printf("%d/n", arr2[1][0]);printf("%d/n", *(*(p2 + 1)+0));return 0;}

2.以數組下標的形式進行數組的運算很正常，但是實質底層原理是指針的運算（編譯器在遇到數組都將其轉化為同類型的指針）。任何一個數組元素的下標都可以通過指針找到。因此我們完全可以依據指針進行數組的運算。

• 許多程序設計語言中都內建有索引運算，在C語言中索引運算是以指針算術的形式定義的。

int *p=arr;//數組下標為0的元素是arr[0]//實質是*（p+0）；//數組下標為1的元素是arr[1]//實質是 *（p+1)int arr[2][3]={0};int (*p)[3]=arr;//數組下標為0的元素是arr[0],但是其類型int*即int的地址,因此二維數組下標 （0，0）的arr[0][0]//其實質：*（*（p+0）+0）//數組下標為1的元素是arr[1],但是其類型int*即int的地址,因此二維數組下標 （1，0）的arr[1][0]//其實質：*（*（p+1）+0）

操作符:sizeof()

• sizeof()是操作符，不是函數

• sizeof（）用于只用于求數據在內存中所占內存的大小單位字節，在（）里面不產生的任何影響

• sizeof對數組的一些運算，有特殊規定

C中數組名代表其數組首元素地址。但是對于sizeof（）來說，其代表整個數組。而&arr代表取數組的地址,因此對地址求其大小，在32位系統4字節大小

64位系統下8字節大小。

指針

• 任何指針都是指向某種類型的變量，類型決定了指針運算跳過的字節大小。

• 只有同類型的指針之間，才能進行有效運算

int 型指針與int型指針間進行運算，數組型指針與數組型指針間進行運算。等。。。

• 同類型指針間的運算是有意義的

• 比如同時指向數組的2個指針，其相減就可以得到2個指針間的元素個數

• 一旦定義指針，就必須指定其指向,或者對指針賦值NULL

• 對于一維數組arr[i]與* （p+i）意義一樣，但是[ ]的形式更容易理解，尤其是二維數組。

• 因為*（p+i）== *(i+p)，即p[i]=i[p],但是強烈不推薦這種i[p]這種形式

非數組的指針

• 字符串

C語言的字符串常量存放在常量區,其代表一塊包括字符串中所有字符以及字符串``結束標志‘/0’`組成 的內存區域的首地址.

因此對于字符型指針，其不是指向整個字符串，而指向的是字符串的首地址。

另外不同的指針，指向相同字符串，不同指針指向同一地址的字符串

• 字符串的實質是地址，但是因為其是常量，因此不能修改其值

char *str="hello";*str="G";//在C語言在是違法，禁止的

• 打印字符串%s的規則

1. 其打印的地址必須是字符串類型

2. 打印結束標志是‘/0’;

作為參數的數組聲明

• | 在C語言中，我們沒辦法可以將一個數組作為函數參數直接傳遞。我們用數組名傳參，數組名會被編譯器自動轉換為同類型的指針。 |
  | :----------------------------------------------------------- |

Exp:

int fun(int arr[])//編譯器自動轉換數組名int fun(int *p)

避免”舉隅法“

• ”舉隅法“是一種文學修辭上的手段，類似以微笑代替喜悅，贊許之情。而對于C語言中，指針是指向某個數據，但是并不意味這指針就是該數據，指針存的是該數據的地址。即不要混淆指針與指針所指向的數據

空指針并非空字符串

C語言的強制轉換操作符，可以將一個整數X強制轉換為指針（即x將變成對應16進制內存編號的地址），但是對于常數0這個特殊情況，編譯器保證由0轉換的指針不等于任何有效的指針。

當0轉換為指針時，絕對不可以對其解引用(*)

if(p==(char*)0){}//合法if(strcmp(p,(char *)0)){}//非法，庫函數strcmp中有對指針的``解引用``

邊界計算與不對稱邊界

邊界計算：

對一個數組有10個元素，那么數組下標的范圍是什么呢？

• 對于Fortran，Pl/I,Snobol4等程序語言，下標從1開始，而且這些語言允許自定義數組下標的起始地址。

• 對于Algol，Pascal，編程必須顯示的指定數組下標上界與下界

• 在Basic中聲明一個10個元素的數組，實際編譯器分配11個元素的空間，下標從0到10

不對稱邊界：

問題：修建一個100米的護欄，護欄間的距離是10米，問需要多少欄桿？

答案： 11

這是典型的”欄桿錯誤“，也被稱謂”差一錯誤“

針對這種錯誤有一種好的方法：

• 首先考慮最簡單情況下的特例，然后推廣
• 仔細計算邊界。

而在C語言編程時如何更好的避免差一錯誤呢？

這就需要“不對稱邊界”：

• 用第一個入界點和最后一個出界點來表示數值范圍

• 取值范圍大小是出界點與入界點差
• 上界永遠不小于下界

Exp1：

Exp2：

數組邊界”溢界“問題

int i =0;int arr[10]={0};for(i =0;i<=12;i++){arr[i]=0;printf("%d/n",arr[i])}//這種用法在C中是允許的，因為底層是指針。//程序是個死循環，下面解釋//在Vs2019中，編譯器會在變量與數組之間放2個空內內存，目的就是防止"溢界"問題//內存的利用是先高地址，后低地址。//正是因為這個規則和變量與數組的定義順序，當arr[12]即是i//此時i又重新賦值為0，因此進入死循環

ANSI C標志明確允許這種用法：數組中實際不存在的”溢界“元素地址位于數組所占內存之后，這個地址可以被用于賦值和比較，但是引用該元素就是非法的。

求值順序

• 運算符的優先級并不決定求值順序。

int a=b*c+d *e+f * g;

//編譯器只知道*比+先計算，但是不知道開始的順序是怎樣的。

即a=（b*c+d *e）+f * g;

或者a=b*c+（d *e+f * g);

• 但是C語言在規定了4個運算符的求值順序

四個運算符是：&&；|| ； ？： ； ‘，’ ；

• &&和||首先對左側操作數求值，具有改變運算順序的性質即（左側為真，右側就不需要求值）

• a？b：c 先算a，后根據a算b,c；

• ，首先對左側操作數求值，然后丟棄該值，再對下一個操作數求值。

• 分隔函數參數的‘’逗號‘’不是“逗號運算符”。

• 所有賦值運算都不決定求值順序

int i=0；while（i<n）{y[i]=x[i++]}//因為賦值"="的性質，無法確定y,x中的i是哪個值，另外不同編譯器會有自己的賦值運算符求值順序。為避免這個有爭議的”垃圾代碼“我們可以while（i<n）{y[i]=x[i];i++;}

整數“溢出”

C中的每種數據類型都有其取值范圍。

如signed char -128~127

int (-2^31) ~(2^31-1)

等…

• C語言中存在2種整數算術運算，有符號和無符號

• 在無符號運算中，無”溢出“一說
• 在無符號與有符號運算中，有符號會轉化為無符號型，進行運算，不在有“”溢出“一說

• 在有符號運算中，存在”溢出“一說。另外“溢出”的結果是未定義的,當發生“溢出”，任何的運算都是不安全的。

假設a和b是2個非負整形變量，我們檢驗是否會“溢出”，溢出后就會成為”負數“。

if（a+b<0）{..}

在某些機器上，加分運算器講設置一個寄存器的4種狀態之一：正，負，0，溢出。在這種編譯器上，a+b后判斷寄存器是否未”負“，但是此時寄存器的狀態是”溢出“，那么if的檢測就會不安全。

更改為：

//方法一if（（unsingned）a+(unsigned)b>INT_MAX）{}//INT_MAX是整形數據的最大取值，定義在庫中//方法二if（a>INT_MAX-b）{}

為main函數提供返回值

• 函數為說明返回值的類型時，默認為int，main也同理

• 對于大多數C語言都是通過main的返回值來告訴操作系統該函數執行是成功還是失敗。

• 返回0代表成功，非0代表失敗

• 因此return具有結束函數執行的效果，在循環中合理運用會產生奇妙的效果