C语言指针运算：要点速查

**核心原则：** 指针运算是**类型感知**的，它基于所指向**数据类型的大小 sizeof)** 进行。

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#### 1. **指针 + 整数 / 指针 - 整数 p + N, p - N)**

* **目的：** 在连续内存（如数组）中，将指针向前或向后移动 N 个**元素**。

* **计算方式：**

p + N 的实际地址变化p 的地址 + N sizeof(*p))

p - N 的实际地址变化p 的地址 - N sizeof(*p))

* **结果类型：** 依然是同类型的指针。

* **示例：**

```c

int arr[] = {10, 20, 30};

int *p = &arr[0]; // p 指向 10

p = p + 1; // p 现在指向 20 (地址增加了 sizeof(int) 字节)

p = p - 2; // p 现在指向 10 (地址减少了 2 * sizeof(int) 字节)

```

* **注意：** 必须确保指针移动后仍然指向有效内存（通常在数组或已分配内存块内及紧邻其后）。超出范围会导致**未定义行为 (Undefined Behavior, UB)**。

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#### 2. **指针相减 p1 - p2)**

* **目的：** 计算两个指针之间相隔了多少个**元素**。

* **计算方式：** (p1 的地址 - p2 的地址) / sizeof(公共类型)

* **结果类型：** ptrdiff_t (一个有符号整数类型，定义在 <stddef.h>)。

* **重要限制：**

两个指针必须*指向相同类型的数据**。

两个指针必须都指向*同一个数组**（或连续内存块）中的元素，或者指向该数组末尾的下一个位置。

否则，结果是*未定义行为 (UB)**。

* **示例：**

```c

int arr[] = {10, 20, 30, 40};

int *p1 = &arr[1]; // 指向 20

int *p2 = &arr[3]; // 指向 40

ptrdiff_t diff = p2 - p1; // diff = 2 (表示相隔 2 个 int 元素)

```

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#### 3. **指针相加 p1 + p2)**

* **C语言规定：** **不允许** 指针相加。

* **原因：** 两个内存地址相加没有明确的、有意义的语义。

* **结果：** 编译错误。

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#### 4. *void 指针的运算*

* **C90 标准：** 不允许对 void * 指针进行算术运算p+N）。

* **C99 及更高标准：** 允许对 void 指针的算术运算，其行为等同于 char ，即每次移动**一个字节**。

* **推荐做法：** 为了代码的清晰性和跨编译器兼容性，在对 void 指针进行算术运算前，最好将其*显式地强制转换 (cast)** 为 char 或 unsigned char 。

```c

void *ptr = some_address;

ptr = (char *)ptr + 10; // 移动 10 个字节

```

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#### 5. **不同类型指针的运算**

* **与整数加减：**

int p_int; p_int + 1; 移动 sizeof(int) 字节。

char p_char; p_char + 1; 移动 sizeof(char) (即 1) 字节。

* 各自按其类型规则运算。

* **相减：**

直接对不同类型的指针相减 (如 (int)p - (char*)q) 通常是**未定义行为 (UB)**，即使编译器可能允许。

* **获取字节差：** 如果需要计算任意两个指针之间相隔的**字节数**，应将两者都强制转换为 char (或 unsigned char ) 后再相减。

```c

int i_val;

double d_val;

char ptr1 = (char )&i_val;

char ptr2 = (char )&d_val;

ptrdiff_t byte_diff = ptr2 - ptr1; // 获取两者间的字节数

```

* **赋值：** 不同类型的指针可以直接赋值，但通常伴随着隐式或显式类型转换，可能会有数据丢失风险或需要注意对齐。

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#### **总结表格**

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