指针的运算

news2025/2/24 21:03:49

在C语言中，指针是一个非常重要的概念。指针可以用来访问和修改内存中的数据，也可以用来进行指针的运算。在本篇博客中，我们将探讨指针的解引用、指针与整数的加减运算、同类型指针间的减法运算和指针的关系运算。

指针的解引用

在C语言中，指针可以用来访问内存中的数据。通过*（解引用操作符），可以根据指针中存储的首地址和空间大小找到目标数据对象。这个过程称为指针的解引用。在C语言中，我们可以使用*运算符来进行指针的解引用，例如：

#include <stdio.h>

int main()
{
    int x = 10;
    int *ptr = &x;

    printf("x = %d\n", x);
    printf("*ptr = %d\n", *ptr);

    *ptr = 20;

    printf("x = %d\n", x);
    printf("*ptr = %d\n", *ptr);

    return 0;
}

在这个例子中，我们定义了一个整数变量x，并将其赋值为10。然后，我们定义了一个指向整数的指针ptr，并将其初始化为x的地址。我们可以通过指针访问x的值，例如，*ptr就是x的值。我们还可以通过指针修改x的值，例如，*ptr = 20就是将x的值修改为20。

指针与整数的加减运算

在C语言中，指针可以进行与整数的加减运算。指针与整数的加减运算实际上是指针的地址值与整数的乘积或除积。例如：

#include <stdio.h>

int main()
{
    int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
    int *ptr = arr;

    printf("ptr = %p\n", ptr);
    printf("ptr + 1 = %p\n", ptr + 1);
    printf("ptr + 2 = %p\n", ptr + 2);

    return 0;
}

在这个例子中，我们定义了一个整数数组arr，并将其初始化为{1, 2, 3, 4, 5}。然后，我们定义了一个指向整数的指针ptr，并将其初始化为arr的地址。我们可以通过指针访问arr中的元素，例如，*ptr就是arr[0]的值。我们还可以通过指针进行加减运算，例如，ptr + 1就是arr[1]的地址。同理，ptr + 2就是arr[2]的地址。

同类型指针间的减法运算

在C语言中，同类型的指针可以进行减法运算。同类型两指针相减后，其结果为两首地址差值除以步长。（步长是指数组中相邻元素之间的距离）例如：

#include <stdio.h>

int main()
{
    int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
    int *ptr1 = &arr[0];
    int *ptr2 = &arr[3];

    printf("ptr1 = %p\n", ptr1);
    printf("ptr2 = %p\n", ptr2);
    printf("ptr2 - ptr1 = %ld\n", ptr2 - ptr1);

    return 0;
}

在这个例子中，我们定义了一个整数数组arr，并将其初始化为{1, 2, 3, 4, 5}。然后，我们定义了两个指向整数的指针ptr1和ptr2，并分别将它们初始化为arr[0]和arr[3]的地址。我们可以通过指针之间的减法运算来计算它们之间的距离，例如，ptr2 - ptr1就是3，表示ptr2和ptr1之间有3个整数。

指针的减法运算需要指针类型相同，且两指针指向同一段连续的内存空间，这样的减法才有意义，其减法的结果就是两指针之间的元素个数

指针的关系运算

在C语言中，指针可以进行关系运算。指针的关系运算包括相等运算、大于运算和小于运算。指针的关系运算实际上是指针之间的地址值的比较。例如：

#include <stdio.h>

int main()
{
    int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
    int *ptr1 = &arr[0];
    int *ptr2 = &arr[3];

    if (ptr1 == ptr2)
    {
        printf("ptr1 and ptr2 are equal\n");
    }
    else if (ptr1 < ptr2)
    {
        printf("ptr1 is less than ptr2\n");
    }
    else if (ptr1 > ptr2)
    {
        printf("ptr1 is greater than ptr2\n");
    }

    return 0;
}

在这个例子中，我们定义了一个整数数组arr，并将其初始化为{1, 2, 3, 4, 5}。然后，我们定义了两个指向整数的指针ptr1和ptr2，并分别将它们初始化为arr[0]和arr[3]的地址。我们可以通过指针之间的关系运算来比较它们之间的大小关系，例如，ptr1 < ptr2就是true，表示ptr1的地址值小于ptr2的地址值。

需要注意的是。根据C语言的标准规定，允许指向数组元素的指针与指向数组最后一个元素后面的那个内存位置的指针进行比较，但是不允许与指向第一个元素之前的那个内存位置的指针进行比较。这是因为指向第一个元素之前的那个内存位置的指针是未定义的行为，可能会导致程序崩溃或其他不可预测的结果。

例如，考虑以下代码：

#include <stdio.h>

int main()
{
    int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
    int *ptr1 = &arr[0];
    int *ptr2 = &arr[4];
    int *ptr3 = &arr[-1];

    if (ptr1 < ptr2)
    {
        printf("ptr1 is less than ptr2\n");
    }

    if (ptr1 < ptr3)
    {
        printf("ptr1 is less than ptr3\n");
    }

    return 0;
}

在这个例子中，我们定义了一个整数数组arr，并将其初始化为{1, 2, 3, 4, 5}。然后，我们定义了三个指向整数的指针ptr1、ptr2和ptr3，并分别将它们初始化为arr[0]、arr[4]和arr[-1]的地址。根据C语言的标准规定，ptr1和ptr2之间的比较是合法的，因为它们都指向数组元素，而ptr1和ptr3之间的比较是不合法的，因为ptr3指向数组第一个元素之前的内存位置。

因此，编写程序时，我们应该遵循C语言的标准规定，避免使用指向数组第一个元素之前的内存位置的指针进行比较，以确保程序的正确性和可移植性。