普通指针减去NULL指针为何会生成算术右移（sar）指令？

让我们一步步拆解这个问题，从C标准规则到汇编指令的本质：

1. 先看懂C代码里的指针运算逻辑 #

先看你的代码：

int main() { int i = 10, *p = &i; printf("%ld", p - (int *) NULL); }

这里的核心运算p - (int*)NULL，遵循C语言的指针减法规则：

• 只有同类型指针相减时，结果才是它们之间相隔的元素个数，而不是字节数。
• (int*)NULL本质是把地址0转换成int*类型的指针，所以这个运算的实际意义是：计算指针p的地址值相对于地址0的int元素数量。

举个例子：如果&i的地址是0x1004，那0x1004 / 4 = 0x401（因为int占4字节），这个结果就是p - (int*)NULL的值。

2. 为什么用sar rax, 2来实现这个计算？ #

在x86_64平台上，int的大小通常是4字节（32位），所以元素个数 = 指针地址值 ÷ 4。而sar rax, 2是算术右移2位的汇编指令，它和除以4的关系是：

• 对于正数来说，算术右移n位等价于除以2^n。右移2位就是除以2^2=4，和我们需要的计算完全匹配。
• 为什么用算术右移（sar）而不是逻辑右移（shr）？因为C语言中指针减法的结果类型是ptrdiff_t，这是一个有符号整数类型。编译器会把指针地址当作有符号数处理，算术右移会保留符号位，能正确处理负数地址（虽然用户空间几乎不会遇到，但内核地址可能存在负数情况），而逻辑右移会补0，对负数地址处理不正确。

所以编译器把指针地址加载到rax寄存器后，用sar rax,2一步完成“除以4得到元素个数”的计算，这就是两者的关联。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者phrack101