c - 指针表达式:** ptr++，*++ * ptr和++ ** ptr使用

Question

我正在尝试使用C指针文献。在其中一个插图中，我遇到了以下代码。

# include <stdio.h>

int main()
{
     static int a[]={0,1,2,3,4};
     static int *p[]={a, a+1, a+2, a+3, a+4};

     int **ptr;

     ptr =p;

     **ptr++;
     printf("%d %d %d\n", ptr-p, *ptr-a, **ptr);

     *++*ptr; 
     printf("%d %d %d\n", ptr-p, *ptr-a, **ptr);

     ++**ptr;
     printf("%d %d %d\n", ptr-p, *ptr-a, **ptr);

     return 0;
}

我收到的输出为。

1 1 1
1 2 2
1 2 3

我在证明此输出合理性时面临一个问题。我在复印件上放了很多盒子，以便于解决问题。我可以证明输出 1 1 1的合理性，我的麻烦始于 *++*ptr语句。

由于一元运算符从右到左执行。因此，首先处理 *ptr，然后增加 ptr的值。
递增之后，我不确定会发生什么，该书说 p也会以某种方式递增以指向此数组中的下一个元素。输出 1 2 2只能通过 p的增量来实现。

我不确定这种问题是否完全适合stackoverflow。
我尽力了，浪费了至少10页，上面画着盒子。

任何澄清将不胜感激。

Answer 1

请记住，在大多数表达式中，数组名称很容易衰减为指向第一个元素的指针(请阅读@ exceptions where array name not decaying into a pointer to first element?适当回答的一些H₂CO₃)。
为了更好地理解，请考虑我的图:

首先，假设如下存储在内存中的a。

  a 
+----+----+----+----+---+
|  0 |  1 | 2  | 3  | 4 |
+----+----+----+----+---+
  ▲    ▲    ▲    ▲    ▲
  |    |    |    |    | 
  a    a+1  a+2  a+3  a+3

声明 static int *p[] = {a, a+1, a+2, a+3, a+4};创建一个新的整数指针数组，其值如下:

p[0] == a
p[1] == a + 1
p[2] == a + 2
p[3] == a + 3
p[4] == a + 4

现在， p也可以假定存储在内存中，如下所示:

  p
+----+----+----+----+-----+
| a  |a +1| a+2| a+3| a+4 | 
+----+----+----+----+-----+
  ▲    ▲    ▲    ▲    ▲
  |    |    |    |    |
  p    p+1  p+2  p+3  p+4

分配 ptr = p;后，事情将是这样的:

  p                              a 
+----+----+----+----+-----+    +----+----+----+----+---+
| a  |a +1| a+2| a+3| a+4 |    |  0 |  1 | 2  | 3  | 4 |
+----+----+----+----+-----+    +----+----+----+----+---+
  ▲    ▲    ▲    ▲    ▲          ▲    ▲    ▲    ▲    ▲
  |    |    |    |    |          |    |    |    |    | 
  p    p+1  p+2  p+3  p+4        a    a+1  a+2  a+3  a+3
  ptr 


Notice: ptr points to first location in pointer array p[]

表达式:** ptr ++;

现在我们在第一个printf语句之前考虑表达式 **ptr++;。

ptr等于p，它是指针数组中第一个元素的地址。
因此，ptr指向数组中的第一个元素p[0](或者我们可以说ptr == &p[0])。

*ptr表示p[0] 并且因为p[0]是a，所以*ptr是a(因此*ptr == a)。

并且因为*ptr是a，所以**ptr是*a == *(a + 0) == a[0]就是0。

注意表达式**ptr++;中，我们没有将其值分配给任何lhs变量。
因此**ptr++;的效果与ptr++; == ptr = ptr + 1 = p + 1完全相同
这样，在此表达式之后，ptr指向p[1](或者我们可以说ptr == &p[1])。

打印1:

在第一次printf之前，事情变成了:

  p                              a 
+----+----+----+----+-----+    +----+----+----+----+---+
| a  | a+1| a+2| a+3| a+4 |    |  0 |  1 | 2  | 3  | 4 |
+----+----+----+----+-----+    +----+----+----+----+---+
  ▲    ▲    ▲    ▲    ▲          ▲    ▲    ▲    ▲    ▲
  |    |    |    |    |          |    |    |    |    | 
  p    p+1  p+2  p+3  p+4        a    a+1  a+2  a+3  a+3
       ptr 


Notice: ptr is equals to  p + 1 that means it points to p[1]

现在我们可以了解 第一个 printf了:

ptr - p输出1的原因是:ptr = p + 1，所以ptr - p == p + 1 - p == 1

*ptr - a输出1的原因是:ptr = p + 1，因此*ptr == *(p + 1) == p[1] == a + 1 这意味着:*ptr - a = a + 1 - a == 1

**ptr输出1的原因是:
*ptr ==点2的a + 1 所以**ptr == *(a + 1) == a[1] == 1

表达式:* ++ * ptr;

在第一个printf之后，我们有一个表达式 *++*ptr;。

从第二点我们知道 *ptr == p[1]。
因此， ++*ptr(即 ++p[1])会将 p[1]递增为 a + 2
再次理解，在表达式 *++*ptr;中，我们没有将其值分配给任何lhs变量，因此 *++*ptr;的作用只是 ++*ptr;。

现在，在第二个printf之前，事情变成了:

  p                              a 
+----+----+----+----+-----+    +----+----+----+----+---+
| a  |a+2 | a+2| a+3| a+4 |    |  0 |  1 | 2  | 3  | 4 |
+----+----+----+----+-----+    +----+----+----+----+---+
  ▲    ▲    ▲    ▲    ▲          ▲    ▲    ▲    ▲    ▲
  |    |    |    |    |          |    |    |    |    | 
  p    p+1  p+2  p+3  p+4        a    a+1  a+2  a+3  a+3
       ptr 


Notice: p[1] became a + 2 

打印2:

现在我们可以理解 第二 printf了:

ptr - p输出1的原因是:ptr = p + 1，所以ptr - p == p + 1 - p == 1

*ptr - a输出2的原因是:ptr = p + 1，所以*ptr == *(p + 1) == p[1] == a + 2这意味着:*ptr - a == a + 2 - a == 2

**ptr输出2的原因是:
*ptr ==点2的a + 2 所以**ptr == *(a + 2) == a[2] == 2

表达式:++ ** ptr;

现在在第三个printf之前表达 ++**ptr;。

从上面的第三点我们知道 **ptr == a[2]。
因此 ++**ptr == ++a[2]将 a[2]递增为 3
因此，在第三次printf之前，事情变成了:

  p                              a 
+----+----+----+----+-----+    +----+----+----+----+---+
| a  | a+2| a+2| a+3| a+4 |    |  0 |  1 | 3  | 3  | 4 |
+----+----+----+----+-----+    +----+----+----+----+---+
  ▲    ▲    ▲    ▲    ▲          ▲    ▲    ▲    ▲    ▲
  |    |    |    |    |          |    |    |    |    | 
  p    p+1  p+2  p+3  p+4        a    a+1  a+2  a+3  a+3
       ptr 


 Notice: a[2] = 3

打印3:

现在我们可以理解 第三 printf了:

ptr - p输出1的原因是:ptr = p + 1，所以ptr - p == p + 1 - p == 1

*ptr - a输出2的原因是:ptr = p + 1，所以*ptr == *(p + 1) == p[1] == a + 2 这意味着:*ptr - a = a + 2 - a == 2

**ptr输出3，因为:*ptr ==点2的a + 2 所以**ptr == *(a + 2) == a[2] == 3

编辑注意:两个指针的区别在于类型为 ptrdiff_t，为此，正确的转换说明符为 %td，而不是 %d。

另外一点:
我希望补充一下，因为我相信这将对新学习者有所帮助

假设我们在后面两行中在 return 0;之前的代码中再加上一个4th printf

**++ptr;    // additional 
printf("%d %d %d\n", ptr-p, *ptr-a, **ptr);  // fourth printf

可以检查此工作代码@ Codepade，此行输出 2 2 3。

表达式:** ++ ptr;

因为 ptr等于 p + 1，所以在递增 ++操作之后， ptr变为 p + 2(或者我们可以说 ptr == &p[2])。
在两次重复操作之后， ** ==> **(p + 2) == *p[2] == *(a + 2) == a[2] == 3。
现在，再次由于在此语句中没有任何赋值操作，所以 **++ptr;表达式的作用只是 ++ptr;。

因此，表达式 **++ptr;之后的内容如下图所示:

  p                              a 
+----+----+----+----+-----+    +----+----+----+----+---+
| a  | a+2| a+2| a+3| a+4 |    |  0 |  1 | 3  | 3  | 4 |
+----+----+----+----+-----+    +----+----+----+----+---+
  ▲    ▲    ▲    ▲    ▲          ▲    ▲    ▲    ▲    ▲
  |    |    |    |    |          |    |    |    |    | 
  p    p+1  p+2  p+3  p+4        a    a+1  a+2  a+3  a+3
            ptr 

 Notice: ptr is equals to  p + 2 that means it points to p[2] 

打印4:

考虑到我在问题中添加的 Forth printf:

ptr - p输出2的原因是:ptr = p + 2，所以ptr - p == p + 2 - p == 2

*ptr - a输出2的原因是:ptr = p + 2，所以*ptr == *(p + 2) == p[2] == a + 2 这意味着:*ptr - a = a + 2 - a == 2

**ptr输出3，因为:*ptr ==从第2点开始的a + 2 所以**ptr == *(a + 2) == a[2] == 3