c - C将address转int的规则是什么？

Question

我是C初学者，今天在研究指针部分，我发现我可以直接打印一个地址，当使用正确的类型转义器时，我什至可以打印存储在该内存地址中的预期值。

后来，我做了一些实验:

##### CODE PART ######
#include <stdio.h>  // Define several variable types, macros, and functions about standard input/output.

int main () {
    char my_string[] = "address test";
    printf("%s\n", &my_string);
    printf("%p\n", &my_string);
    printf("%d\n", &my_string);
    printf("%x\n", &my_string);
    printf("\n");

    char *p = "pointer string test";
    printf("%s\n", p);
    printf("%p\n", p);
    printf("%d\n", p);
    printf("\n");

    char *p2 = 'p';
    printf("%c\n", p2);
    printf("%p\n", p2);
    printf("%d\n", p2);
    return 0;
}


##### OUTPUT #####
address test
0x7fff58778a7b
1484229243
58778a7b

pointer string test
0x107487f87
122191751

p
0x70
112

一开始我不太理解%d格式输出的行为，但经过更多的观察和实验。我发现 %d 正在转换内存地址的部分十六进制值。

但是my_string的地址省略了0x7fff部分，p的地址省略了0x10部分, 对于 p2 它省略了 0x 部分。在我的认知中，0x是一个十六进制值的首标。

但是我怎么知道在将内存地址转换为 int 时 C 会省略多少数字，就像在 my_string 和 p 的示例中那样？

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PS:我的系统版本是OSX10.10

Answer 1

C 标准 (ISO/IEC 9899:2011) 对指针和整数之间的转换有这样的规定:

6.3 Conversions

6.3.2.3 Pointers

¶5 An integer may be converted to any pointer type. Except as previously specified, the result is implementation-defined, might not be correctly aligned, might not point to an entity of the referenced type, and might be a trap representation.⁶⁷⁾

¶6 Any pointer type may be converted to an integer type. Except as previously specified, the result is implementation-defined. If the result cannot be represented in the integer type, the behavior is undefined. The result need not be in the range of values of any integer type.

⁶⁷⁾ The mapping functions for converting a pointer to an integer or an integer to a pointer are intended to be consistent with the addressing structure of the execution environment.

请注意，指针和整数之间的转换行为是实现定义的，而不是未定义的。但是，除非使用的整数类型是 uintptr_t或 intptr_t (来自 <stdint.h> — 或 <inttypes.h> )，如果指针的大小和整数类型不匹配，您可能会看到截断效果。如果您在 32 位和 64 位系统之间移动您的代码，您将在某处遇到问题。

在你的代码中，你有 64 位指针(因为你在 Mac OS X 10.10 上，你需要明确指定 -m32 以获得 32 位构建，但你的结果与 64 位一致无论如何都要 build )。当您将这些指针传递给 printf() 时与 %d和 %x转换规范，您正在请求 printf()打印 32 位数字，因此它会格式化您传递的 64 位中的 32 位。行为不明确；你本身并没有得到转换，但是调用代码(在 main() 中)将一个 64 位指针压入堆栈，被调用代码(printf())从堆栈中读取一个 32 位数量。如果您要求一次调用 printf()应该打印几个值(例如 printf("%d %x\n", p, p); )，你会得到更令人惊讶的结果。

您应该使用如下选项进行编译:

gcc -O3 -g -std=c11 -Wall -Wextra -Wmissing-prototypes -Wstrict-prototypes \
    -Wold-style-definition -Werror …

使用这些选项，您的代码将无法编译；编译器会提示格式字符串和传递的值之间不匹配。当我将您的代码保存到文件中时 noise.c并用 clang 编译它(来自 XCode 7.2，在 Mac OS X 10.10.5 上运行)，我得到:

$ /usr/bin/clang -O3 -g  -std=c11 -Wall -Wextra -Wmissing-prototypes -Wstrict-prototypes \
>     -Wold-style-definition -Werror noise.c -o noise
noise.c:5:20: error: format specifies type 'char *' but the argument has type 'char (*)[13]'
      [-Werror,-Wformat]
    printf("%s\n", &my_string);
            ~~     ^~~~~~~~~~
noise.c:7:20: error: format specifies type 'int' but the argument has type 'char (*)[13]' [-Werror,-Wformat]
    printf("%d\n", &my_string);
            ~~     ^~~~~~~~~~
noise.c:8:20: error: format specifies type 'unsigned int' but the argument has type 'char (*)[13]'
      [-Werror,-Wformat]
    printf("%x\n", &my_string);
            ~~     ^~~~~~~~~~
noise.c:14:20: error: format specifies type 'int' but the argument has type 'char *' [-Werror,-Wformat]
    printf("%d\n", p);
            ~~     ^
            %s
noise.c:17:11: error: incompatible integer to pointer conversion initializing 'char *' with an expression of
      type 'int' [-Werror,-Wint-conversion]
    char *p2 = 'p';
          ^    ~~~
noise.c:18:20: error: format specifies type 'int' but the argument has type 'char *' [-Werror,-Wformat]
    printf("%c\n", p2);
            ~~     ^~
            %s
noise.c:20:20: error: format specifies type 'int' but the argument has type 'char *' [-Werror,-Wformat]
    printf("%d\n", p2);
            ~~     ^~
            %s
7 errors generated.
$

编译带有严格的警告，并注意这些警告。