指针运算

指针运算是指针特有的操作，包括加减整数、指针相减、指针比较等。指针运算的步长由所指向类型的大小决定，这让指针遍历数组变得自然高效。但指针运算也带来风险——越界指针运算可能导致未定义行为。

指针加减整数

指针加减整数时，实际移动的字节数是整数乘以所指向类型的大小：

int arr[5] = {10, 20, 30, 40, 50};
int *p = arr;               /* p 指向 arr[0] */

printf("%d\n", *p);         /* 10 */

p++;                        /* p 指向 arr[1]，移动 sizeof(int) 字节 */
printf("%d\n", *p);         /* 20 */

p += 2;                     /* p 指向 arr[3] */
printf("%d\n", *p);         /* 40 */

p -= 3;                     /* p 指向 arr[0] */
printf("%d\n", *p);         /* 10 */

char str[] = "Hello";
char *cp = str;

cp++;                       /* 移动 1 字节 */
printf("%c\n", *cp);        /* e */

指针相减

两个指向同一数组的指针相减，结果是它们之间的元素个数：

int arr[5] = {10, 20, 30, 40, 50};
int *p1 = &arr[1];          /* 指向 20 */
int *p2 = &arr[4];          /* 指向 50 */

ptrdiff_t diff = p2 - p1;   /* 3（元素个数） */
printf("%td\n", diff);      /* 3 */

ptrdiff_t 是 <stddef.h> 定义的有符号整数类型，用于表示指针差值。

指针比较

指向同一数组的指针可以比较：

int arr[5] = {10, 20, 30, 40, 50};
int *p = arr;

while (p < arr + 5) {       /* 比较指针 */
    printf("%d ", *p);
    p++;
}
/* 输出：10 20 30 40 50 */

不同数组的指针比较是未定义行为：

int a[5], b[5];
if (a < b)                  /* 未定义行为！ */
    /* ... */

指针与数组下标

arr[i] 等价于 *(arr + i)，这是 C 语言数组访问的本质：

int arr[5] = {10, 20, 30, 40, 50};

printf("%d\n", arr[2]);     /* 30 */
printf("%d\n", *(arr + 2)); /* 30 */
printf("%d\n", 2[arr]);     /* 30 —— 等价于 *(2 + arr) */

2[arr] 是合法的 C 语法（虽然不推荐这样写），因为 arr[2] 等价于 *(arr + 2) 等价于 *(2 + arr) 等价于 2[arr]。

常见错误

指针运算越界：

int arr[5];
int *p = arr + 10;          /* 越界指针，但未解引用时可能不崩溃 */
*p = 100;                   /* 未定义行为！ */

/* 危险：p 在数组末尾之后 */
int *end = arr + 5;
*end = 100;                 /* 未定义行为！ */

void 运算*：

void *vp = arr;
vp++;                       /* GCC 扩展：移动 1 字节 */
                            /* 标准 C：void* 不能运算 */

/* 正确 */
char *cp = (char *)arr;
cp++;                       /* 移动 1 字节 */

指针相减类型不匹配：

int arr[5];
int *ip = arr;
char *cp = (char *)arr;

ptrdiff_t diff = ip - cp;   /* 未定义行为：类型不匹配 */

最佳实践

指针运算只在同一数组内进行
用 < 而非 != 作为循环条件（更安全）
void* 不运算，先转为 char*
指针相减只用于同类型指针
注意指针运算的步长是 sizeof(指向类型)