Question

指针不光可以移动，还可以进行算术运算。通过指针的算术运算，甚至可以达到多次指针移动的效果。

1．指针与整数的算术运算

可以将一个指针与整数值进行算术运算，运算的结果为一个新的指针，新指针所对应的内存地址为原内存地址＋整数值*指针的数据类型大小。

假如有一个 int 类型的指针变量 pi，所存储的内存地址为 100。现在对它进行算术运算，表达式如下：

pi + 1

该表达式将指针变量 pi 与整数值 1 进行相加，这样会产生一个新的指针，新指针所对应的内存地址为 100 + 1 * 4，即 104，相当于指针向前移动一次的效果。

若表达式为：

pi + 2

该表达式将指针变量 pi 与整数值 2 进行相加，这样会产生一个新的指针，新指针所对应的内存地址为 100 + 2 * 4，即 108。相当于指针向前移动两次的效果。

需要注意的是，指针算术运算的结果会产生一个新的指针，即一个新的内存地址。它不会改变原指针变量所存储的内存地址，即指针变量 pi 的值并未改变。因此，可以对数组名进行算术运算。例如：

int *pi, a[5] = {10, 20, 30, 40, 50};
pi = a + 4;

第二条语句中，赋值运算符的右边是表达式“a + 4”，a 是数组名，可以看成指向数组首元素的指针，其与 4 相加，即相当于指针向前移动 4 次的效果，即得到了第 5 个数组元素的内存地址，并将其赋值给指针变量 pi。此时，指针变量 pi 就存储了第 5 个数组元素的内存地址，即拥有指向第 5 个数组元素的指针。

下面使用指针的算术运算实现例 6-1，代码如下：

在循环体中，只有一条 printf 函数调用语句，利用指针的算术运算分别得到指向不同数组元素的指针，并通过解引用访问到数组元素，将其打印到控制台窗口。需要注意的是，表达式“*(a + i)”中的小括号不要漏掉，否则表达式变成“*a + i”，即将数组首元素的值与变量 i 的值相加。

循环体一共被执行 5 次，下面是每一次循环中表达式“a + i”的结果：

（1）a + 0 的结果为 a 本身，即数组首元素的内存地址。

（2）a + 1 的结果为 a 的内存地址加上 4，即数组中第 2 个元素的内存地址。

（3）a + 2 的结果为 a 的内存地址加上 8，即数组中第 3 个元素的内存地址。

（4）a + 3 的结果为 a 的内存地址加上 12，即数组中第 4 个元素的内存地址。

（5）a + 4 的结果为 a 的内存地址加上 16，即数组中第 5 个元素的内存地址。

运行程序，结果如下：

10 20 30 40 50

从上面的结果可以看出，在访问数组元素时下标法与指针法的对应关系，例如要访问数组 a 中第 2 个元素时：

下标法：a[1]。

指针法：*(a + 1)。

2．指针与指针的算术运算

两个指针之间也可以进行算术运算，通常我们对指向同一数组中的元素的两个指针进行减法运算，来获得彼此之间的位置间隔信息。例如：

上面语句定义了两个 int 类型的指针变量，其中 p1 存储了首元素内存地址，p2 存储了第 5 个元素的内存地址。然后通过“p2 – p1”来进行两指针相减，需要注意的是，指针相减的结果并非简单的地址值相减，而是两指针所对应内存地址之间的差，再除以指针的数据类型大小的值，即：p2 存储的内存地址–p1 存储的内存地址

编译运行程序，结果如下：

The interval between the two array elements is 4.

可见，“p2 – p1”的结果为 4，即指针所指向的元素之间的位置间隔为 4，也就是 p2 所指向的数组元素位于 p1 所指向数组元素之后的第 4 个位置。

将代码中的表达式修改为“p1 – p2”：

int interval = p1 - p2;

重新编译运行程序，结果如下：

The interval between the two array elements is –4.

这次结果变成了–4，即表示 p1 所指向的数组元素位于 p2 所指向数组元素之前的第 4 个位置。

对于指针之间的算术运算，必须注意以下两点：

（1）两个指针所指向的必须是同一数组中的元素。

（2）不要对两个指针进行加、乘、除或求模等算术运算，这些都是无意义的行为。