C++指针加减法详解：深入理解指针运算的本质

C++指针加减法详解：深入理解指针运算的本质

一、指针加减法基础概念

在C++中，指针的加减法不是简单的数值运算，而是基于数据类型的地址运算。这是指针运算的核心特点，也是许多初学者容易混淆的地方。

int arr[5] = {10, 20, 30, 40, 50};
int *ptr = arr;  // ptr指向数组首元素// 指针加法
ptr = ptr + 1;   // 现在ptr指向arr[1]，即20

这里ptr + 1并不是简单地把地址值加1，而是加了sizeof(int)个字节（通常为4字节）！

二、指针加减法的底层原理

1. 指针加法的计算公式

指针 + n的实际地址变化：

新地址 = 原地址 + n * sizeof(指针指向的类型)

2. 指针减法的计算公式

指针 - n的实际地址变化：

新地址 = 原地址 - n * sizeof(指针指向的类型)

3. 示例代码解析

double values[5] = {1.1, 2.2, 3.3, 4.4, 5.5};
double *p = values;cout << "p: " << p << endl;        // 假设输出0x1000
cout << "p+1: " << p+1 << endl;    // 输出0x1008（因为double通常占8字节）

三、指针加减法的典型应用场景

1. 数组遍历

int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
for(int *p = arr; p < arr + 5; p++) {cout << *p << " ";
}

2. 计算数组元素偏移

char str[] = "Hello";
char *p = str + 2;  // p指向第一个'l'

3. 指针差值计算

int nums[10] = {0};
int *p1 = &nums[2];
int *p2 = &nums[5];
ptrdiff_t diff = p2 - p1;  // diff = 3，表示相差3个元素

四、指针运算的注意事项

1. 类型安全：不同类型的指针不能直接进行加减运算

   int *p1;
   double *p2;
   // p1 + p2;  // 错误！不同类型的指针不能相加
   

2. 越界风险：指针运算可能导致访问非法内存

   int arr[5];
   int *p = arr + 10;  // 危险！越界访问
   

3. void指针的特殊性：void指针不能直接进行算术运算

   void *vp = malloc(100);
   // vp++;  // 错误！void指针大小未知
   

五、指针与数组的微妙关系

虽然指针和数组名在很多情况下可以互换使用，但它们不是同一回事：

int arr[5];
int *p = arr;// sizeof的差异
cout << sizeof(arr);  // 输出20（假设int为4字节）
cout << sizeof(p);    // 输出指针大小（通常4或8字节）

六、高级指针运算技巧

1. 多级指针运算

int x = 10;
int *p = &x;
int **pp = &p;// 二级指针运算
pp = pp + 1;  // 移动一个int*的大小

2. 结构体指针运算

struct Point {int x;int y;
};Point points[3];
Point *ptr = points;
ptr++;  // 移动sizeof(Point)个字节

七、总结

指针加减法是C++中强大但需要谨慎使用的特性：

• 指针运算基于指向类型的大小
• 主要用于数组操作和内存管理
• 使用时必须注意类型安全和边界检查
• 理解指针运算有助于深入理解内存模型

记住：指针运算不是数学运算，而是内存导航