数组与指针

天气逐渐转冷了，各位IT界的朋友，注意保暖，爱惜自己身体~~

最近在浏览某篇博客的时候，看到了大概两年前看到过的一个问题，是一个面试题，因为两年前那时候没有搞懂，所以当时也没有过多地纠结，最近再次看到这个问题，颇有感慨，因此，就结合自己的理解，简单总结一下。

面试题大概是这样：

请问下面这段代码的打印结果：

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        
        int numbers[4] = {10, 20, 30, 40};
        int *p = (int *)(&numbers + 1);
        NSLog(@"%d", *(p - 1));

}

换作在两年前，我看到这种问题，连吃午饭的胃口都没有了。。。。
但是现在再重新来看这个问题，虽然需要经过一点时间的思考，但还是可以得出正确结果为40。

下面咱们就一步一步来梳理一下。

• 首先来看

int numbers[4] = {10, 20, 30, 40};

上面这句代码表示：numbers数组装有4个int类型的元素。由于一个int类型在内存中占4个字节，因此，numbers数组在内存中总共占有16个字节。

• 继续来看

NSLog(@"%p", numbers); // 这种写法是在获取 数组名
NSLog(@"%p", &numbers); // 这种写法是在获取整个数组的首地址
NSLog(@"%p", &numbers[0]); // 这种写法是在获取 数组中首元素的首地址

上面三句代码分别取得数组名、数组的内存地址、数组中第一个元素的内存地址。这三者其实是同一个值，因为数组的第一个元素的内存地址就代表数组的内存地址。

• 紧接着，咱们来定义一个指针

int *p; 

上面这行代码，代表p是指向int类型的数据的指针。
现在，咱们将数组中的第一个元素的内存地址赋值给它

p = &numbers[0];

这样，指针p就指向了数组中第一个元素的内存地址。即指向第一个元素所占用的4个字节(因为int为4个字节)。
但是，这里p只会存储4个字节中的第一个字节(下面的打印就可以验证)，这就是int的意义所在，因为已经提前声明了p是指向int类型的数据，因此只要根据p存储的那个字节，依次按序往下再算3个字节，那么这4个字节就是p所指向的这个数据所占用的内存。同理double、float、long。

• 打印一下p、p + 1对应的地址

NSLog(@"%p", p);     // 0x7ffeefbff590
NSLog(@"%p", p + 1); // 0x7ffeefbff594

结果显示，p + 1增加了4。一个简单的结论：指针数据 + 1，表示当前指针指向的地址值 + 指向类型所占用的字节数。
咱们再来打印一下numbers和numbers + 1，看看得到的结果是否遵循咱们得出的结论：

NSLog(@"%p", &numbers); // 0x7ffeee086a70
NSLog(@"%p", &numbers + 1); // 0x7ffeee086a80

打印结果显示，&numbers + 1的内存地址比&numbers的内存地址增加了16(16进制)，正好是numbers数组所占用的字节数(4个int类型的元素)。由此可以确认咱们的结论是正确的。(这里有一个常识：&a就代表一个指针。上面用到的&numbers[0]其实就是一个指针，只不过为了简单化，所以用p代替了。)
因此，咱们可以推出类似于公式的简单算法：
指针p + n 表示 p指向的地址值 + n * p指向的类型所占用的字节数
指针p - n 表示 p指向的地址值 - n * p指向的类型所占用的字节数。

• 接下来，咱们来看下面这种写法：

NSLog(@"%d", *p); // 10

上面这种写法，结果为指针p指向的数据的值。由于上面设置p = &numbers[0];因此，上面这种写法获取的结果 同 下面这种写法获得的值：

NSLog(@"%d", *(&numbers[0])); // 10

由于上面说到&numbers同&numbers[0]一样，都是第一个元素的内存地址，因此，下面这种写法获取到的值也同上面两种是一样的：

NSLog(@"%d", *numbers); // 10

此时，咱们再回到文章一开始给出的面试题，一步一步来看：

• &numbers + 1：numbers数组的内存地址增加了16。
• (int *)(&numbers + 1)：强转为int类型的指针。
• int *p = (int *)(&numbers + 1)：将这个指针赋值给了p。

这样，指针p所指向的的内存地址就是numbers数组的内存地址增加16，也就是numbers[0]这个元素对应的内存地址增加16。
因为p是int类型，此时，p - 1就意味着p指向的内存地址减去4个字节，而且结果正好是numbers[3]元素对应的内存地址，因此NSLog(@"%d", *(p - 1));得到的结果就是numbers[3]对应的值，也就是40。