C/C++ 數組下標可以為負值——指針算術演示

現象說明

C/C++ 允許指針指向數組中間，然後使用負下標訪問前面的元素。關鍵在於指針運算：p[-k] == *(p - k)。

代碼示例

#include <iostream>
int main() {
    int arr[1024];
    for(int i=0;i<1024;++i) arr[i]=i;
    int* mid = &arr[512]; // 指向中間
    std::cout << mid[-256] << std::endl; // 輸出 256，即 arr[256]
    // std::cout << arr[-256] << std::endl; // 未定義行為：超出數組邊界
    return 0;
}

原理解析

• arr[i] 等價於 *(arr + i)
• mid 指向 &arr[512]，所以 mid[-256] = *(mid - 256) = arr[256]
• 直接用 arr[-256] 是未定義行為（指向數組前 256 字節）

實際應用場景

• 數組中間作為原點的對稱訪問（如圖像處理中心對稱）
• 環形緩衝區索引轉換
• 注意：必須確保結果指針仍在合法分配內存範圍內

警告

編譯器不檢查下標越界，運行時可能導致段錯誤或靜默數據損壞。僅在確定邊界安全時使用。