7.5  指针的运算

指针变量可以像普通变量一样进行运算，但其运算的种类是有限的，而且变化规律要受其所指向类型的制约。一般来讲，它只能进行赋值运算、部分算术运算和关系运算。赋值运算可以参考7.4"初始化"小节，本节主要讲解指针的算术运算和关系运算。

7.5.1  算术运算

指针只能完成两种算数运算：加和减。指针的加减运算与普通变量的加减运算不一样，指针的加减变化规律要受所指向的类型约束。它只能与以整型作为基类型的数据类型进行运算，或者在指针变量之间。指针的运算都是以元素为单位，每次变化都是移动若干个元素位。如果指针与0进行加减运算，这保持原来的指向不变。

指针的加减运算不是单纯的在原地址基础上加减1，而是加减一个数据类型的长度。所以，指针运算中"1"的意义随数据类型的不同而不同。例如指针是整型指针，那么每加减一个1，就表示将指针的地址前或后移动一个整型类型数据的长度，即地址要变化4个字节，移动到下一个整型数据的首地址上。这时"1"就代表4。如果是double型，那么"1"就代表8。

指针的加减运算最好限定在事先申请的内存单元内，不要通过加减运算跨越到其他内存块内。虽然，编译器不会对这个问题报错，但这么做是很危险的。有可能在无意识的情况下访问或破坏了其他内存单元的数据。

指针可以进行加减运算，但两指针之间只能进行减运算。两个指针的减法表示计算它们之间的元素个数。如果差为负数，表示地址高的指针需要后移几次才能到地址低的指针处。如果是正数，表示地址低的指针需要移动几次才能前进到地址高的指针处。这个值实际是指针地址的算术差除以类型宽度得到的。

【示例7-13】 演示指针的加减运算。

int main()  
{  
    int *pInt1=0;  
    int *pInt2=0;  
    int k=0;  
    //申请5个整型存储单元  
    pInt1=new int[5];  
   //保留存储单元的首地址  
    pInt2=pInt1;  
    cout<<"step1:填充申请的存储单元"<<endl;  
    for(int i=0;i<5;i++)  
    {  
        //输出指针的地址  
        cout<<k++<<" -- "<<pInt1<<endl;  
        //赋值  
        *pInt1=2*i;  
        //移动到下一个存储单元  
        pInt1++;  
    }  
    //for循环退出后，pInt1移出了申请的存储单元一个整型长度的空间  
    //为了避免指针指到非法区域，将指针移回申请的存储单元内  
    cout<<"step2:移回到存储单元的最后一个元素上"<<endl;  
    pInt1--;  
    cout<<k++<<" -- "<<pInt1<<endl;  
    cout<<"step3:倒序输出申请的存储单元内容"<<endl;  
    for(int i=0;i<5;i++)  
    {  
        cout<<k++<<" -- "<<*pInt1<<endl;  
        pInt1--;  
        cout<<k++<<" -- "<<pInt1<<endl;  
    }  
    //for循环退出后，pInt1移出了申请的存储单元一个整型长度的空间  
    //为了避免指针指到非法区域，将指针移回申请的存储单元内  
    //pInt1又回到了存储块的首地址处  
    cout<<"step4:移回到存储单元的第一个元素上"<<endl;  
    pInt1++;  
    cout<<k++<<" -- "<<pInt1<<endl;  
    //将pInt2移动到第四个元素上  
    cout<<"step5:将pInt2移动到第四个元素上"<<endl;  
    cout<<" 移动前 "<<pInt2<<endl;  
    pInt2=pInt2+3;  
    cout<<" 移动后 "<<pInt2<<endl;  
    cout<<k++<<" -- "<<*pInt2<<endl;  
    //再移动一个元素  
    cout<<"step6:将pInt2再移动一个元素"<<endl;  
    pInt2++;  
    cout<<" 移动后 "<<pInt2<<endl;  
    //输出两指针的差  
    cout<<"step7:pInt2与pInt1之差"<<endl;  
    cout<<k++<<" -- "<<(pInt2-pInt1)<<endl;  
    //释放  
    delete[] pInt1;  
    pInt1=0;  
    pInt2=0;  
    return 0;  
} 

该示例的可能输出如下所示。

step1:填充申请的存储单元  
0 -- 0x3e3f68  
1 -- 0x3e3f6c  
2 -- 0x3e3f70  
3 -- 0x3e3f74  
4 -- 0x3e3f78  
Step2:移回到存储单元的最后一个元素上  
5 -- 0x3e3f78  
Step3:倒序输出申请的存储单元内容  
6 -- 8  
7 -- 0x3e3f74  
8 -- 6  
9 -- 0x3e3f70  
10 -- 4  
11 -- 0x3e3f6c  
12 -- 2  
13 -- 0x3e3f68  
14 -- 0  
15 -- 0x3e3f64  
step4:移回到存储单元的第一个元素上  
16 -- 0x3e3f68  
step5:将pInt2移动到第四个元素上  
 移动前 0x3e3f68  
 移动后 0x3e3f74  
17 -- 6  
step6:将pInt2再移动一个元素  
 移动后 0x3e3f78  
step7:pInt2与pInt1之差  
18 - 4 

分析：该示例定义了两个指针变量，申请了5个单位的整型存储单元，分别考察了指针的加减运算和指针间的减运算。首先用new运算符申请了5个单位的整型存储单元。由于填充存储单元时，需要移动指针，所以将申请的存储单元的首地址保留下来，这由语句"pInt2=pInt1;"来完成。接下来用for循环给每个存储单元赋值，用"pInt1++;"实现指针的移动，一次一个元素。在for语句内还依次输出了5个存储单元的首地址。从第0～4个单元的输出可以看出，指针的加法是以元素为单位，加1就表示地址要移动sizeof(int)个字节。

分析循环语句可知，从循环退出后指针将移出存储单元一个元素的长度，因此需要移回来。这用语句"pInt1--;"实现。接下来又按倒序输出了存储单元中的内容，如输出中第6～15行所示。注意到第15个输出的地址不再存储单元内，其原因与前一个循环一样，同样需要移回。

第五步将pInt2后移了四个元素。此时，pInt2在第一个元素上。由于计算机中元素的计数是从0开始，所以移到第四个元素需对pInt2加3，即移动3次。对照移动前后的地址和第0～4的输出可看出，3在这里代表了3*sizeof(int)个字节。然后对pInt2又移动了一个元素，到了存储单元的末尾元素上。此时pInt1在首元素上，故两指针的差为4，表示pInt1需要移动4次才能移到pInt2处。