在c/c++语言中，为什么c[5] == 5[c]

博客转载请注明原地址： http://blog.csdn.net/sunliymonkey/article/details/48139183

问题：在c/c++语言中，为什么c[5] == 5[c]？

　　这个问题，当初是在德问上看见的，起初自己也不知道其机理，猜测与c语言的编译机制有关，于是通过反汇编、猜测、验证，最终找到了原由。

下面是我分析该问题的过程，首先来看一段关于数组的代码：

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
    int a[5];
    for(int i = 1; i < 5; i++)
    {   
        a[i] = i + 5;
    }
    a[3] = 11;
    3[a] = 15;
    cout << a[3] << endl;
    system("pause");
    return 0;
}   

使用Microsoft Visual 2010对代码进行反汇编：

7:  {   
8:      a[i] = i + 5;
00251B80 8B 45 D8      mov   eax,dword ptr [i]  
00251B83 83 C0 05      add   eax,5              // eax = i + 5
00251B86 8B 4D D8      mov   ecx,dword ptr [i]  // 用ecx存放a[i]下标i的值
00251B89 89 44 8D E4   mov  dword ptr [ebp+ecx*4-1Ch],eax // 将eax的值传给a[i]  
9: }

根据上面的汇编代码，我们可以发现编译器对于a[i]的汇编表示：

    a[i]:  dword ptr [ebp+ecx*4-1Ch]

　　其中dword，表示双字（四个字节）；ptr，pointer缩写，表示指针；[addr]中的addr表示地址位置。整个式子表示从位于ebp+ecx*4-1Ch的地址处，提取变量大小为4个字节的变量值，与a[i]进行对比，可以猜测：

    a[i]    <--->    [ebp+ecx*4-1Ch]
    a       <--->    ebp - 1Ch   //数组首地址
    i       <--->    ecx         //数组下标
    int     <--->    4           //变量大小

通过Microsoft Visual 2010对比a与ebp-1Ch的值，可以发现它们相等，也就证明了我们上面的对应关系，总结出编译器对于数组的解释：

    ptr [数组首地址 + 数组下标 * sizeof(变量类型)]

貌似这个结论，比较显然，但是如果按照这个结论来看：

• a[3]翻译为:　ptr [ a + 3 * sizeof(int) ]

• 3[a]翻译为:　ptr [ 3 + a * sizeof(int) ]

  　　如此来看，两者不应该是一样的，但是实际运行程序发现，两者确实相等。这让我们感觉到编译器非常聪明，能够识别出a才是真正的数组首地址，3才是真正的数组下标。考虑到编译器的才能是由我们程序员所赋予，显然其无法真正识别出谁是数组首地址，而是通过预设的指导规则得到。

  　　在这里，3与a，对编译器来讲，前者是一个常数，后者是一个指针变量。从更高层次来看a[i] 与[i]a，两者均为变量，不过其中一个是整数类型，另外一个是指针类型。能够猜测到，编译器应该是将指针变量识别为数组首地址，而剩余的变量值作为数组下标。

接下来我们做以下实验进行验证：

    int a[5];
    int *p = a;
    int i = 2 , b = &a;
    //a: 数组首地址
    i[a] = 1;   // 正确
    2[a] = 1;   // 正确
    (i+2)[a+1]=1; // 正确

    //p: int指针变量
    i[p] = 1;   // 正确
    2[p] = 1;   // 正确
    (i+2)[p+1]=1; // 正确

    //无指针变量
    b[2] = 3;   // 失败 error C2109: 下标要求数组或指针类型
    2[b] = 4;   // 失败 error C2109: 下标要求数组或指针类型
    i[b] = 5;   // 失败 error C2109: 下标要求数组或指针类型
    b[i] = 6;   // 失败 error C2109: 下标要求数组或指针类型

　　因此编译器对于数组的处理时，必须要有一个指针变量作为基址，其它数值作为数组下标。你可能不禁会问：如果存在两个指针变量，怎么办？ 按照上面的推测，存在两个指针变量，编译器貌似是无法处理的，实验验证也表明，存在多个指针变量，将会报错：

    int a[5],b[5];
    a[b+2] = 4;  // 失败  error C2107: 非法索引，不允许间接寻址

至此问题分析完毕，总结如下：

1. a[i] 与 i[a]的含义一样

2. 数组a[i]被解释为： ptr [数组首地址 + 下标 * sizeof(变量类型)]

3. 表达式中必须出现一个指针变量，无论其位置如何，其被视为数组首地址，剩余的值作为数组下标