第4章：指针的算术运算

指针这东西，很多人一听到「运算」两个字就头大。其实没那么玄乎。指针的加减，说白了就是地址的移动。我刚开始学的时候也犯过迷糊，总觉得指针加1，地址就加1个字节——后来调试了一个数组越界的bug，才彻底搞明白这里面的门道。

4.1 指针的加减运算

指针加1，到底加了多少？

答案是：取决于指针的类型。

举个例子：

int a = 10;
int *p = &a;

printf("p   = %p\n", p);
printf("p+1 = %p\n", p+1);

如果p的地址是0x1000，那么p+1就是0x1004。为什么是4？因为int占4个字节。指针加1，实际上是加上sizeof(所指向的类型)个字节。

同理，指针减n就是往低地址方向移动。

int arr[3] = {10, 20, 30};
int *p = &arr[2];  // 指向最后一个元素

p--;  // 现在指向 arr[1]
printf("%d\n", *p);  // 输出 20

我在项目中遇到过一个问题：有人用char指针去遍历int数组，结果每次加1只跳1个字节，整个逻辑全乱套了。嗯，这就是类型不匹配的典型坑。

4.2 指针与数组的关系

数组名，其实就是个指针常量。它指向数组的第一个元素。

int arr[4] = {1, 2, 3, 4};

// 下面三种写法是等价的
printf("%d\n", arr[0]);
printf("%d\n", *arr);
printf("%d\n", *(arr + 0));

你想想看，arr[2] 和 *(arr+2) 本质上是一回事。编译器会把 arr[i] 翻译成 *(arr + i)。这就是指针运算在数组访问中的底层逻辑。

来看一个完整的例子：

#include <stdio.h>

int main() {
    int arr[] = {10, 20, 30, 40, 50};
    int *p = arr;  // p 指向 arr[0]
    int i;

    // 用指针遍历数组
    for(i = 0; i < 5; i++) {
        printf("arr[%d] = %d, 地址: %p\n", i, *(p + i), p + i);
    }

    // 指针自增遍历
    p = arr;
    while(p < arr + 5) {
        printf("%d ", *p);
        p++;
    }
    printf("\n");

    return 0;
}

注意：数组名是常量，不能做自增操作。arr++ 是错的。但你可以把数组名赋给一个指针变量，然后操作那个指针。

4.3 指针比较

指针也能比较大小。比较的是地址的高低。

int arr[3] = {1, 2, 3};
int *p1 = &arr[0];
int *p2 = &arr[2];

if(p1 < p2) {
    printf("p1 在低地址\n");
}

if(p1 == &arr[0]) {
    printf("p1 指向第一个元素\n");
}

指针比较常用在以下场景：

• 判断是否指向同一个对象：用 == 或 !=
• 判断遍历是否结束：用 < 或 > 判断是否越界
• 判断指针是否为空：用 if(p == NULL) 或 if(!p)

这里有个细节：只有指向同一个数组（或同一块连续内存）的指针才能用 < > 比较。指向不同数组的指针比较大小，行为是未定义的。说白了，编译器不保证结果有意义。

4.4 指针相减

两个指针相减，得到的是它们之间相差的元素个数，不是字节数。

int arr[5] = {0};
int *p1 = &arr[1];
int *p2 = &arr[4];

int diff = p2 - p1;  // 结果是 3，不是 12
printf("相差 %d 个元素\n", diff);

这个特性在计算数组长度时很有用：

int arr[] = {1,2,3,4,5};
int len = &arr[4] - &arr[0] + 1;  // 结果是 5

当然，更常见的写法是 sizeof(arr)/sizeof(arr[0])。但指针相减的方式在某些动态场景下更灵活。

4.5 知识体系总览

下面这张图，把指针运算的核心逻辑串起来了：

4.6 小结

指针的算术运算，说白了就是三件事：

1. 加减：按类型大小移动地址
2. 数组访问：下标就是指针偏移的语法糖
3. 比较与相减：判断位置关系，计算元素间距

这些规则在嵌入式开发中天天用。比如操作寄存器地址、遍历缓冲区、管理内存池，都离不开指针运算。我个人建议你多写几个小demo，把指针的地址值打印出来看看，比死记硬背强一百倍。

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