一个诡异的取平方函数

cint square(int n) {
    int a[n];
    return (&a)[n] - a;
}

解析

• 目的: 为了避免使用乘法运算.
• 要求: c99+

a 是一个指针, &a 即为该指针指向的地址. 所以 a[n] 的本质是一个指针指向一个数组. 而 (&a)[n] 的本质是那个指向一个数组的指针的地址.

而直接将指针进行运算时, 实际上是其地址在运算.

故而:

(&a)[n] - a == (&a)[n] - (&a)[0];

也就是说其返回的是地址 (&a)[n] 与 (&a)[0] 之间的元素个数. 每指向一个数组, 意味着指向着 n 个元素, 那个从地址 0 到地址 n 之间有着 n 个这样的指针, 即指向着 n*n 个元素.

所以本质上返回的其实是 n*n.

评价

某些时候，我们为了效率而 hack , 但多数时候这样的行为都是 UB(undefined behavior). 这个函数也是一样。

C11: 6.5.6 Additive operators (p9):

When two pointers are subtracted, both shall point to elements of the same array object, or one past the last element of the array object; the result is the difference of the subscripts of the two array elements. The size of the result is implementation-defined, and its type (a signed integer type) is ptrdiff_t defined in the <stddef.h> header. If the result is not re-presentable in an object of that type, the behavior is undefined.

(&a)[n] 显然既没指向同一个数组对象的元素，也没指向数组对象的末尾。所以，在 C11 标准中，这属于未定义行为。

另外，标准里还提到了，这里的返回值应该用 ptrdiff_t 较为合适。

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Reference

• Can't understand this way to calculate the square of a number