Negatif dizi indeksleri neden anlamlı?

C programlamasında garip bir deneyim yaşadım. Bu kodu düşünün:

int main(){
  int array1[6] = {0, 1, 2, 3, 4, 5};
  int array2[6] = {6, 7, 8, 9, 10, 11};

  printf("%d\n", array1[-1]);
  return 0;
}

Bunu derleyip çalıştırdığımda herhangi bir hata veya uyarı almıyorum. Öğretim elemanımın dediği gibi dizi dizini -1başka bir değişkene erişir. Hala kafam karıştı, neden dünyada bir programlama dili bu yeteneğe sahip? Yani, negatif dizi indekslerine neden izin verelim?

Dizi indeksleme işlemi a[i], C'nin aşağıdaki özelliklerinden anlam kazanır

1. Sözdizimi a[i]ile eşdeğerdir *(a + i). Bu nedenle 5[a], 'nin 5. elementine girmek demek geçerlidir a.

2. Pointer-aritmetik bir işaretçi verilen söylüyor pve bir tamsayı i, p + i işaretçi ptarafından ileri i * sizeof(*p)bayt

3. Bir dizinin adı açok hızlı bir şekilde 0 öğesinin işaretçisine dönüşüra

Aslında, dizi indeksleme işaretçi indeksleme için özel bir durumdur. Bir işaretçi görünüyor gibi bu bir dizi, içindeki herhangi bir yere herhangi bir keyfi ifadesini işaret edebilir yana p[-1]olduğunu değil sınavla yanlış ve derleyiciler yok bu yüzden hatalar olarak tüm bu ifadeleri dikkate (olamaz).

Sizin örnek aslında bir dizinin adıdır aslında geçersiz. İfade sonucu olarak anlamlı bir işaretçi değeri varsa IIRC, tanımlanmamış bir dizinin 0. öğe için bir işaretçi olarak, bilinen bir yöntemdir. Böylece, akıllı bir derleyici bunu algılayabilir ve bir hata olarak işaretleyebilir. Diğer derleyiciler hala rastgele bir yığın yuvasına bir işaretçi vererek kendinizi ayağa vurmanıza izin verirken uyumlu olabilir.a[-1]aa - 1a

Bilgisayar bilimi yanıtı:

• C'de, []operatör dizilerde değil, işaretçilerde tanımlanır. Özellikle, işaretçi aritmetiği ve işaretçi dereference olarak tanımlanır.

• C'de bir işaretçi soyut (start, length, offset)olarak bu koşulu taşıyan bir demettir 0 <= offset <= length. İşaretçi aritmetiği esasen ofset üzerinde aritmetik olarak kaldırılır, işlemin sonucu işaretçi koşulunu ihlal ederse tanımlanmamış bir değer olduğu uyarısı ile. İşaretçinin referansını kaldırmak ek bir kısıtlama ekler offset < length.

• C, bir undefined behaviourderleyicinin bu tupu tek bir sayı olarak somut olarak temsil etmesine izin veren ve işaretçi durumunun herhangi bir ihlalini tespit etmesi gerekmeyen bir nosyona sahiptir . Soyut semantiği tatmin eden herhangi bir program somut (kayıplı) semantik ile güvende olacaktır. Soyut semantiği ihlal eden herhangi bir şey, yorum yapmadan derleyici tarafından kabul edilebilir ve onunla yapmak istediği her şeyi yapabilir.

Diziler basitçe bitişik bellek parçaları olarak düzenlenir. [İ] gibi bir dizi erişimi, bellek konumu adresiOf (a) + i'ye erişime dönüştürülür . Bu kod a[-1]mükemmel şekilde anlaşılabilir, sadece dizinin başlamasından önceki adrese atıfta bulunur.

Bu çılgın görünebilir, ancak buna izin verilmesinin birçok nedeni vardır:

• bir [-] dizinine i dizisinin sınırlar içinde olup olmadığını kontrol etmek pahalıdır.
• bazı programlama teknikleri aslında a[-1]geçerli olanı kullanır. Örneğin, aaslında dizinin başlangıcı değil, dizinin ortasına bir işaretçi olduğunu biliyorsanız, a[-1]basitçe işaretçinin solundaki dizinin elemanını alır.

Diğer cevapların açıkladığı gibi, bu C'de tanımlanmamış bir davranıştır . C'nin bir "yüksek seviye birleştirici" olarak tanımlandığını (ve çoğunlukla kullanıldığını) düşünün. C'nin kullanıcıları ödün vermeyen hızı nedeniyle buna değer veriyorlar ve çalışma zamanında bir şeyleri kontrol etmek (çoğunlukla) sırf performans uğruna söz konusu değil. Diğer dillerden gelen insanlar için saçma görünen bazı C yapıları, C'de bu şekilde mükemmel mantıklıdır a[-1]. Evet, her zaman mantıklı değil (

Doğrudan belleğe erişen bellek ayırma yöntemleri yazmak için böyle bir özellik kullanılabilir. Böyle bir kullanım, iki bloğun birleştirilip birleştirilemeyeceğini belirlemek için önceki bellek bloğunu negatif dizi dizini kullanarak kontrol etmektir. Kalıcı bir bellek yöneticisi geliştirdiğimde bu özelliği kullandım.

C güçlü yazılmamıştır. Standart bir C derleyicisi dizi sınırlarını kontrol etmez. Diğer bir şey, C'deki bir dizinin bitişik bir bellek bloğundan başka bir şey olmaması ve indekslemenin 0'da başlamasıdır, bu nedenle -1 endeksi, daha önce bit deseninin bulunduğu konumdur a[0].

Diğer diller olumsuz endeksleri hoş bir şekilde kullanır. Python'da, a[-1]son öğeyi a[-2]döndürür, ikinci öğeden son öğeye döndürür vb.

Basit bir deyişle:

C'deki tüm değişkenler (diziler dahil) bellekte saklanır. Diyelim ki 14 baytlık "belleğiniz" var ve aşağıdakileri başlattınız:

int a=0;
int array1[6] = {0, 1, 2, 3, 4, 5};

Ayrıca, int boyutunu 2 bayt olarak düşünün. Daha sonra varsayımsal olarak, belleğin ilk 2 baytında a tamsayısı kaydedilir. Sonraki 2 baytta dizinin ilk konumunun tamsayısı kaydedilir (yani [0] dizisi anlamına gelir).

Sonra, [-1] dizisi, bellekte kaydedilen tamsayıdan [0] dizisinden hemen önce olan ve bizim varsayımsal olarak, a tamsayısı anlamına gelir. Gerçekte, bu değişkenlerin hafızada depolanma şekli değildir.

//:Example of negative index:
//:A memory pool with a heap and a stack:

unsigned char memory_pool[64] = {0};

unsigned char* stack = &( memory_pool[ 64 - 1] );
unsigned char* heap  = &( memory_pool[ 0     ] );

int stack_index =    0;
int  heap_index =    0;

//:reserve 4 bytes on stack:
stack_index += 4;

//:reserve 8 bytes on heap:
heap_index  += 8;

//:Read back all reserved memory from stack:
for( int i = 0; i < stack_index; i++ ){
    unsigned char c = stack[ 0 - i ];
    //:do something with c
};;
//:Read back all reserved memory from heap:
for( int i = 0; i < heap_index; i++ ){
    unsigned char c = heap[ 0 + i ];
    //:do something with c
};;