C语言面试题详解（第6节）

指针是C语言的灵魂，或者换句话说，离开了指针，C语言就只能处理 1+1 等于 2 这样的小学问题了。这么说的确有些夸张，不过读者应该能明白这只是为了说明指针在C语言中非常重要。

不要神话C语言指针

“指针很重要”，相信很多C语言初学者早就有所耳闻，在学习时严阵以待。但有些朋友可能太过于紧张，在学习过程中甚至“神话了指针”，下面是一个典型的例子：

void setp(int *p)
{
    p = &global;
}
int *ptr;
setp(ptr);

请看上面的C语言代码，在之前的文章中，为了解释 setp() 函数无法改变 ptr，给出了下面这样的C语言代码，请看：

void seti(int a)
{
    a = 3;
}
int ai;
seti(ai);

seti() 函数的行为和 setp() 函数的行为是非常相似的，我曾认为：如果读者知道 seti() 函数无法修改 ai 的值，也自然就明白为什么 setp() 函数无法修改 ptr 了。可是有朋友回复说，“setp() 函数的参数不一样，这可是指针！”

其实有何不同呢？把 int * 看作是C语言中和 int 一样的基础数据类型，一切不就都好理解了吗？接下来几节，将讨论几道关于指针的面试题目，希望在讨论这些题目的过程中，能够帮助读者加深对C语言指针的认识。

我们并不是为了做题而做题，而是为了巩固基础，学习知识才去做题的，对不？

来看看这道C语言面试题

下面这道C语言题目来自美国某著名软件企业M公司的面试题，这个C语言程序肯定无法正常运行，那么它会在哪一行崩溃呢？以及为什么会崩溃呢？

struct S{
     long     i;
     long     *p;
};  
int main()
{
     struct S s;
     long *p = &s.i;
     p[0] = 4;
     p[1] = 3;
     s.p=p; 
     s.p[1] = 1;
     s.p[0] = 2;

     return 0;
} 

先来分析一下C语言源代码：p 是一个 long 型的指针，它指向结构体 s 的 i 成员，接着分别对 p[0] 和 p[1] 赋值 4 和 3。然后又让结构体 s 的 p 成员指向 p，对 s.p[1] 和 s.p[0] 分别赋值为 1 和 2。代码很简单，那究竟哪里会崩溃呢？

在之前几节中，我们得到答案最简单粗暴的方法是将C语言代码编译，并在计算机中运行。可是这一题的C语言程序无法正常运行，而是会崩溃：

# gcc t.c 
# ./a.out 
Segmentation fault

这就没有办法通过直接运行C语言程序的方式得到答案了吗？也不是，我们至少还有两种方法。第一种方法就是在每一行之后插入 printf() 函数，使之输出些内容，对应的C语言程序可以如下修改：

int main()
{
     struct S s;
     long *p = &s.i;
     p[0] = 4;
     printf(" -- 1\n");
     p[1] = 3;
     printf(" -- 2\n");
     s.p=p; 
     printf(" -- 3\n");
     s.p[1] = 1;
     printf(" -- 4\n");
     s.p[0] = 2;
     printf(" -- 5\n");
     return 0;
} 

因为用到了 printf() 函数，所以不要忘了包含 stdio.h 头文件。

这样一来，C语言程序会执行崩溃之前的 printf() 语句，通过输出的内容，我们就能推断出程序是从哪里崩溃的了，请看：

# gcc t.c 
# ./a.out 
-- 1
-- 2
-- 3
-- 4
Segmentation fault

答案已经非常明显了，上面的C语言程序在执行 s.p[0] = 2 这一行时崩溃了，那为什么会在这一行崩溃呢？请继续往下看。

“第二种方法”就是借助 gdb 的单步调试法了，不过这里讨论的是 C语言，就不啰嗦 gdb 了，感兴趣的朋友可以翻翻我之前的文章。

进一步分析

再分析一下C语言代码，p 指向的是 s.i，而 i 是结构体 s 的第一个成员，所以 p 实际上指向的也是结构体 p，那么 p+1 指向的就是 s.p 了，此时

p[0] = 4;
p[1] = 3;
// 就相当于执行
s.i = 4;
s.p = 3;

这样程序当然不会崩溃。既如此，我们继续往下分析：执行 s.p = p; 后，其实就是让 s.p 指向 s.i，也即指向结构体 s 本身，那么

s.p[1] = 1;
// 就相当于执行
s.p = 1;

这时还不会出错，只不过这一句执行完毕后，s.p 就执行地址 1 了。此时

s.p[0] = 2;
//就相当于执行
*((int*)1) = 2;

对地址 1 赋值，肯定会引发段错误，导致C语言程序崩溃。至此，我们就明白

再来看看这个C语言代码

现在将上述C语言代码的 long 修改为 int：

struct S{
     int     i;
     int     *p;
};  
int main()
{
     struct S s;
     int *p = &s.i;
     p[0] = 4;
     p[1] = 3;
     s.p=p; 
     s.p[1] = 1;
     s.p[0] = 2;

     return 0;
}

此时再编译运行，发现C语言程序可以正常运行，并没有崩溃。这是怎么回事？要回答这个问题，就需要了解结构体成员的字节对齐了，限于篇幅，以后有机会再说了。

我的机器是 64 位的，如果读者使用的机器是 32 位的，即使将 long 修改为 int，C语言程序可能仍然会崩溃。此时，读者可以尝试将 int 改为 short 再试一试。