c言語のポインタを用いた出力から入力を求める

Question

出力結果からプログラムの?部分を埋めたいのですがどのように考えればよいのかわかりません。

#include<stdio.h>

int main(void){
  int ai[2]={?,?};

  short *ai2 = (short *)(&ai[sizeof(ai)/sizeof(short)-2])-4;
  short *ai3 = (short *)((char *)((short *)(ai+2)-3)-1);
  int n;

  for(n=0;n<7;n += 2)
    printf("%d, %d\n",*(short *)((char *)ai2+n),n);

  for(n=0;n<3;n++)
    printf("%d, %d\n",*(ai3+n),n);
}

実行して出力を
100, 0
?, 2
?, 4
511, 6
0, 0
256, 1
-100, 2
となるように?の部分を埋めたいのですがやり方がわかりません。
aiの要素をどのようにして考えて求めれば良いのでしょうか？
%pでそれぞれのアドレスを表示させて考えるのかなと思ったのですがそれだと結局aiの要素を求めていないとわからず手が付きません。

Comments

[Chironian]

ai[2]の内容がなんだろうが、そのプログラムでその出力はでません。?の部分に適当に(123とか456とか)値をいれて実際にもう一度やってみて下さい。

[offn]

aiのアドレスを求める部分は自分の確認用で足し加えていたので出力と異なるものになってしまいました；；

Answer 1

こんにちは。

なるほど、なかなかハードな問題ですね。一旦具体的な値を想定するのが良いです。

short *ai2 = (short *)(&ai[sizeof(ai)/sizeof(short)-2])-4;

について、やってみます。
まず、比較的メジャーなケースで考えましょう。int型が4バイト、short型を2バイトの処理系とします。
すると、sizeof(ai)はint型2の配列のサイズのなで8、sizeof(short)は2ですね。
すると、sizeof(ai)/sizeof(short)-2は8/2-2=2です。
すると、ai[sizeof(ai)/sizeof(short)-2]はai[2]であることが分かります。

ここはいきなりハードですね。（初心者に出す問題としては「無し」のレベルかも）
aiは要素数が2の配列なので、ai[0]とai[1]は存在しますがai[2]は存在しません。
では、そのアドレスを計算できないかと言うと、アドレスは計算できます。
配列は必ずアドレスが連続しますから、ai[2]はメモリは割り当てられてなくてもアドレスは計算でき、ai[1]のアドレスにその要素のサイズを加えた値となります。
今、ai先頭のアドレスをxと置くとint型は4バイトですから、&ai[0]はx, &ai[1]はx+4, &ai[2]はx+8となります。

&ai[2]はx+8です。そして、(short*)へキャストして4引いてます。
x+8から、short型4つ分のバイト数を引くのでx+8-2*4=xとなります。
（なんか泣きたくなりますね。でも、勉強のためですから我慢しましょう。）
つまり、ai2に入っている値とはaiと同じ値です。

確かめてみましょう。

#include<stdio.h>

int main(void){
  int ai[2]={123,456};

  short *ai2 = (short *)(&ai[sizeof(ai)/sizeof(short)-2])-4;
  short *ai3 = (short *)((char *)((short *)(ai+2)-3)-1);
printf("ai=%p, ai2=%p\n", ai, ai2);

  int n;

  for(n=0;n<7;n += 2)
    printf("%d, %d\n",*(short *)((char *)ai2+n),n);

  for(n=0;n<3;n++)
    printf("%d, %d\n",*(ai3+n),n);
}

Wandboxでやってみました。

ai=0x7ffdfceae780, ai2=0x7ffdfceae780
123, 0
0, 2
456, 4
0, 6
0, 0
-14336, 1
1, 2

確かに同じ値になってますね。

これと同様の考え方をすれば解けるのではないかと思います。
後は頑張って下さい。（いや、なかなかハードでした。)

Comments

[offn]

回答ありがとうございます。
ポイント演算も大変分かりやすくaiとai2の先頭アドレスが同じことはわかったのですが、回答をいただいてから考えていたのですがaiの要素を求めるやり方とどのように関連付ければわかりませんでした。
よろしければ詳細を教えてくれませんでしょうか？

[Chironian]

int型やshort 型の変数がメモリの中にどのように仕舞われているのか、習っていると思います。
それを図にしておき、各printf()文の最初の%dが、そのメモリの「どこ」を表示しているのか見当をつけましょう。回答に記載したような考え方で出来るはずです。残りは「手間」の問題だけです。

Answer 2

無理です。できません。
希望している出力結果の１行目が、
printf("%p, %d\n",&ai[j],ai[j]);の出力で、
100, 0
となっています。
100はai[0]の番地、0はai[0]の値になりますが、
ai[0]が格納される番地はユーザーが決められるものではありません。

Comments

[offn]

考えるためにいろいろプログラムを変えていたらオリジナルのものではなくなっていましたので修正しました。
よろしければ回答よろしくお願いします。

Answer 3

本来は、ポインタを理解してプログラム実行せず求める課題だと思います。

答えだけ求めるなら
ポインタ演算を理解せずとも結果を代入してaiを求め表示すればいいんです。
//int n;の後

n=0;*(short *)((char *)ai2+n)=100;
n=6;*(short *)((char *)ai2+n)=511;
n=0;*(ai3+n)=0;
n=1;*(ai3+n)=256;
n=2;*(ai3+n)=-100;

を追加

//最後に表示

printf("%d,%d\n",ai[0],ai[1]);

//最初のai配列の初期値はなくてもいい

Answer 4

for 内の最初に ai の内容を出力しています。

Comments

[offn]

考えるためにいろいろプログラムを変えていたらオリジナルのものではなくなっていましたので修正しました。
よろしければ回答よろしくお願いします。