数组类型究竟是如何存储在 C 中的？
How exactly array type is stored in C?
所以我一直在阅读 Brian W. Kernighan 和 Dennis M. Ritchie 的"The C Programming Language"，在我读到数组到指针部分之前一切都很清楚。我们可以读到的第一件事是，根据定义，a[i] 被 C 转换为 *(a+i)。好的，这很清楚也合乎逻辑。接下来的事情是，当我们将数组作为函数参数传递时，您实际上将指针传递给该数组中的第一个元素。然后我们发现我们可以将整数添加到这样的指针，甚至指向数组后第一个元素的指针也是有效的。但是后来写到我们只能在同一个数组中减去指针。
那么如果这两个指针指向同一个数组，C'know'怎么办呢？是否有一些与数组相关的元信息？还是仅仅意味着这是未定义的行为，编译器甚至不会生成警告？数组是作为数组类型大小的普通值存储在内存中的，一个接一个，还是有其他东西？
... it's written that we can subtract pointers only in the same array.
So how does C 'know' if these two pointers point to the same array?
C 不知道。确定限制是程序员的责任。
int arr[100];
int *p1 = arr + 30;
int *p2 = arr + 50;
//both p1 and p2 point into arr
p2 - p1; //ok
p1 - p2; //ok
int *p3 = &((int)42); // ignore the C99 compound literal
//p3 does not point into arr
p3 - p1; //nope!
C 标准只为同一个数组中的两个指针定义减法的一个原因是某些（大多数是旧的）C 实现使用一种寻址形式，其中地址由 base 组成address加上一个offset，不同的数组可能有不同的基址。
在某些机器中，内存中的完整地址可能有一个基数，它是一些段或其他某种类型的块，以及一个偏移量，它是页内的多个字节。这样做是因为，例如，一些早期的硬件可以处理 16 位的数据，并且被设计为使用 16 位地址，但是扩展相同体系结构的后来版本的硬件将具有更大的地址，但仍将使用 16-位数据，以便与以前的软件保持一定的兼容性。所以较新的硬件可能有一个 22 位地址 space。仅使用 16 位地址的旧软件仍然表现相同，但较新的软件可以使用额外的数据来指定不同的基地址，从而访问 22 位地址中的所有内存 space.
在这样的系统中，基址 b 和偏移量 o 的组合可能指的是内存地址 64•b + o。这可以访问地址 space 的完整 22 位 — b=65535 和 o=63，我们有 64•b + o = 64•65535 + 63 = 4,194,303 = 222−1.
观察表单中的许多位置可以通过多个地址访问。例如b=17，o=40指的是与b=16相同的位置， o=104 和 b=15，o=168。尽管生成 22 位地址的公式可以设计为 65536•b + o，并且这会给出每个内存位置一个唯一的地址，使用重叠公式是因为它使程序员可以灵活地选择他们的基地。回想一下，这些机器主要是围绕使用 16 位数据而设计的。使用非重叠地址方案，无论何时进行地址运算，您都必须计算基数和偏移量。使用重叠地址方案，您可以为您正在使用的数组选择一个基数，然后进行任何地址运算只需要计算偏移量部分。
通过为数组设置一个基地址，然后仅对偏移量部分进行运算，此架构的C 实现可以轻松支持多达65536 个数组的数组。例如，如果我们有一个包含 1000 int 的数组 A，并且它是从内存位置 78,976（等于 1234•64）开始分配的，我们可以设置 b 到 1234 并用从 0 到 1998 的偏移量索引数组（999•2，因为每个 int 在这个 C 实现中是两个字节）。
然后，如果我们有一个指针 p 指向 A[125]，它用 (1234, 250) 表示，指向以 1234 为基数的偏移量 250。如果 q指向A[55]，用(1234, 110)表示。为了减去这些指针，我们忽略基数，减去偏移量，然后除以一个元素的大小，所以结果是 (250-110)/2 = 70.
现在，如果你有一个指针 r 指向其他数组 B 中的元素 13，它将有一个不同的基数，比如 2345。所以 r 会用 (2345, 26) 表示。然后，要从 p 中减去 r，我们需要从 (1234, 250) 中减去 (2345, 26)。在这种情况下，您不能忽略碱基；简单地使用偏移量会得到 (250−26)/2 = 112，但这些项目不是 112 个元素（或 224 字节）分开的。
可以更改编译器以通过减去基数、乘以 64 并将其添加到偏移量的差值来进行数学运算。但是它正在做数学减去指针运算的预期用途中完全不需要的指针。所以 C 标准委员会决定不应该要求编译器支持这个，指定的方式是说当你减去指向不同数组中的元素的指针时，行为没有定义。
所以我一直在阅读 Brian W. Kernighan 和 Dennis M. Ritchie 的"The C Programming Language"，在我读到数组到指针部分之前一切都很清楚。我们可以读到的第一件事是，根据定义，a[i] 被 C 转换为 *(a+i)。好的，这很清楚也合乎逻辑。接下来的事情是，当我们将数组作为函数参数传递时，您实际上将指针传递给该数组中的第一个元素。然后我们发现我们可以将整数添加到这样的指针，甚至指向数组后第一个元素的指针也是有效的。但是后来写到我们只能在同一个数组中减去指针。
那么如果这两个指针指向同一个数组，C'know'怎么办呢？是否有一些与数组相关的元信息？还是仅仅意味着这是未定义的行为，编译器甚至不会生成警告？数组是作为数组类型大小的普通值存储在内存中的，一个接一个，还是有其他东西？
... it's written that we can subtract pointers only in the same array.
So how does C 'know' if these two pointers point to the same array?
C 不知道。确定限制是程序员的责任。
int arr[100];
int *p1 = arr + 30;
int *p2 = arr + 50;
//both p1 and p2 point into arr
p2 - p1; //ok
p1 - p2; //ok
int *p3 = &((int)42); // ignore the C99 compound literal
//p3 does not point into arr
p3 - p1; //nope!
C 标准只为同一个数组中的两个指针定义减法的一个原因是某些（大多数是旧的）C 实现使用一种寻址形式，其中地址由 base 组成address加上一个offset，不同的数组可能有不同的基址。
在某些机器中，内存中的完整地址可能有一个基数，它是一些段或其他某种类型的块，以及一个偏移量，它是页内的多个字节。这样做是因为，例如，一些早期的硬件可以处理 16 位的数据，并且被设计为使用 16 位地址，但是扩展相同体系结构的后来版本的硬件将具有更大的地址，但仍将使用 16-位数据，以便与以前的软件保持一定的兼容性。所以较新的硬件可能有一个 22 位地址 space。仅使用 16 位地址的旧软件仍然表现相同，但较新的软件可以使用额外的数据来指定不同的基地址，从而访问 22 位地址中的所有内存 space.
在这样的系统中，基址 b 和偏移量 o 的组合可能指的是内存地址 64•b + o。这可以访问地址 space 的完整 22 位 — b=65535 和 o=63，我们有 64•b + o = 64•65535 + 63 = 4,194,303 = 222−1.
观察表单中的许多位置可以通过多个地址访问。例如b=17，o=40指的是与b=16相同的位置， o=104 和 b=15，o=168。尽管生成 22 位地址的公式可以设计为 65536•b + o，并且这会给出每个内存位置一个唯一的地址，使用重叠公式是因为它使程序员可以灵活地选择他们的基地。回想一下，这些机器主要是围绕使用 16 位数据而设计的。使用非重叠地址方案，无论何时进行地址运算，您都必须计算基数和偏移量。使用重叠地址方案，您可以为您正在使用的数组选择一个基数，然后进行任何地址运算只需要计算偏移量部分。
通过为数组设置一个基地址，然后仅对偏移量部分进行运算，此架构的C 实现可以轻松支持多达65536 个数组的数组。例如，如果我们有一个包含 1000 int 的数组 A，并且它是从内存位置 78,976（等于 1234•64）开始分配的，我们可以设置 b 到 1234 并用从 0 到 1998 的偏移量索引数组（999•2，因为每个 int 在这个 C 实现中是两个字节）。
然后，如果我们有一个指针 p 指向 A[125]，它用 (1234, 250) 表示，指向以 1234 为基数的偏移量 250。如果 q指向A[55]，用(1234, 110)表示。为了减去这些指针，我们忽略基数，减去偏移量，然后除以一个元素的大小，所以结果是 (250-110)/2 = 70.
现在，如果你有一个指针 r 指向其他数组 B 中的元素 13，它将有一个不同的基数，比如 2345。所以 r 会用 (2345, 26) 表示。然后，要从 p 中减去 r，我们需要从 (1234, 250) 中减去 (2345, 26)。在这种情况下，您不能忽略碱基；简单地使用偏移量会得到 (250−26)/2 = 112，但这些项目不是 112 个元素（或 224 字节）分开的。
可以更改编译器以通过减去基数、乘以 64 并将其添加到偏移量的差值来进行数学运算。但是它正在做数学减去指针运算的预期用途中完全不需要的指针。所以 C 标准委员会决定不应该要求编译器支持这个，指定的方式是说当你减去指向不同数组中的元素的指针时，行为没有定义。