面试题：C语言指针运算的复杂场景

Question

给定一个二维数组int arr[3][4]，有一个指针p指向arr[0][0]。请通过指针运算，实现获取arr[1][2]的值，同时说明指针运算过程中地址偏移的原理。

Answer 1

1. 获取arr[1][2]的值：
   • 已知指针p指向arr[0][0]，二维数组arr可以看作是按行存储的。在int arr[3][4]中，每个int类型的数据占4个字节（假设int为4字节）。
   • 要访问arr[1][2]，先计算从arr[0][0]到arr[1][0]的偏移，因为一行有4个int类型的数据，所以偏移量为4 * sizeof(int)。
   • 再从arr[1][0]到arr[1][2]，偏移量为2 * sizeof(int)。
   • 总的偏移量为(1 * 4 + 2) * sizeof(int)。
   • 代码如下：

#include <stdio.h>

int main() {
    int arr[3][4] = {
        {1, 2, 3, 4},
        {5, 6, 7, 8},
        {9, 10, 11, 12}
    };
    int *p = &arr[0][0];
    int value = *(p + 1 * 4 + 2);
    printf("arr[1][2]的值为: %d\n", value);
    return 0;
}

2. 地址偏移原理：
   • 在C语言中，二维数组在内存中是按行顺序存储的。对于int arr[m][n]，arr[i][j]的地址计算公式为：&arr[0][0] + (i * n + j) * sizeof(int)。
   • 这里i表示行号，j表示列号。从起始地址&arr[0][0]开始，先跳过i行，每行有n个元素，每个元素大小为sizeof(int)，所以偏移i * n * sizeof(int)，然后再在第i行中偏移j个元素的大小，即j * sizeof(int)，两者相加就是arr[i][j]相对于arr[0][0]的地址偏移量。通过指针p，可以利用这种偏移量计算来访问数组中的任意元素，p + offset就是目标元素的地址，再通过解引用*(p + offset)获取其值。