一、指针+/-整数
在之前学习指针时,我们知道指针其实也是一种特殊的变量,既然这样,那么指针应该和普通变量一样,可以进行算术运算。那问题就来了,是不是对指针的任何运算都是合法的呢?
答案是它可以执行某些运算,但并非所有的运算都合法
。(指针可以进行加减法,对于乘除法是非法的)
指针+/-整数是另一个指针,问题又来了:那它是怎样加的呢?怎样减的呢?
接下来介绍一个实例:
#include <stdio.h>
int main()
{
int arr[10] = {1,2,3,4};
int *p = arr;
*p = 10;
printf("%d\n",*p);
p++;
*p = 20;
printf("%d\n",*p);
return 0;
}
执行结果为:
关于上述实例中的p++,可能会有以下三种情况:
1.加一个数组;
2.加一个字节;
3.加一个单元格。
接下来我们一起来分析一下指针加一到底表示什么
猜想1.加一个数组
这种情况是无意义的。使用指针的目的就是访问数组内的元素,若为加一个数组,则直接到数组的后一个地址,并没有访问数组内元素,所以这种情况可以排除。
猜想2.加一个字节
就上述例子,我们定义了一个整形数组arr,p指向数组首地址。假设其首地址为1000,每一个单元格占4个字节则整个数组对应的地址如下:
图1 数组arr对应的地址
*p = 10,是将数组首元素的值改为10:
图2将数组首元素的值改为10
我们把前两个单元格用字节的形式画出。十进制的10转化为十六进制为0xa,arr[0]占用4个字节,也就是8位,即0x0000000a,同理我们可知十进制的2转化为十六进制为0x00000002。又由于电脑使用的小端存储,即低地址存放小数据,如下图所示:
图3 arr[0]、arr[1]字节存储
当p为加一个字节时,将*p赋值为20,十六进制为0x00000014,则如下图4所示:
图4 假设p加一个字节,赋值为20
此时arr[0]的值为0x140a,转化为十进制为5130。arr[1]=0,显然与我们想要的结果不符,所以这种情况也可以排除。
猜想3.加一个单元格
当p向后加一个单元格,即指向arr[1],则将arr[1]修改为20,如图5所示:
图5 p向后移动一个单元格后赋值
将arr[0]和arr[1]转化为十进制分别为10,20,此时结果才是正确的。
说明对于整型指针p++,应为加一个单元格,也就是四个字节。
进而可推广指针+整数的表示含义,地址需要调整,调整的权重为sizeof(指针去掉一个*)
接下来通过一些实例验证一下这个推论:
#include <stdio.h>
int main()
{
int *p = (int *)1000;
printf("%d\n",p+4);//1016
printf("%d\n",(short *) p+4);//1008
printf("%d\n",(unsigned long *)p+4);//1016
printf("%d\n",(double *)p+4);//1032
printf("%d\n",(char ***)p+4);//1016
printf("%d\n",(char *)p+4);//1004
printf("%d\n",(long long)p+4);//1004
return 0;
}
运行结果:
指针-整数和指针+整数是同一个运算规则
指针-整数实例演示:
#include <stdio.h>
int main()
{
//指针减数字
int *p = (int *)0x1010;//定义一个整型指针变量p赋值为16进制数0x1010
printf("%x\n",p-1);//100c 去掉一个*,属于int型,sizeof()是4,1010-4 = 100c(注意是16进制数)
printf("%x\n",p-2);//1008
printf("%x\n",(short *)p-2);//100c
printf("%x\n",(char *)p-2);//100e
printf("%x\n",(double *)p-2);//1000
printf("%x\n",(float *)p-2);//1008
printf("%x\n",(long long)p-2);//100e 不是指针变量,所以不用求sizeof(),直接-2
printf("%x\n",(double **)p-2);//1008
printf("%x\n",(char **)p-2);//1008 去掉一个*,还属于指针变量,sizeof()是4
}
执行结果:
二、指针+/-指针
1、指针+指针
由于指针加指针的值是一个相对于原数组地址相差较大的数值,该数值很有可能超越了我们所定义的数组的右边界,这样获得的地址值将是一个“盲值”,虽然它确实存在,但我们不能对这个地址做任何处理,因为我们无法得知这个位置原先存储的是什么变量,所以我们认为这是个非法的。
2、指针-指针
只有当两个指针都指向同一个数组中的元素时,才允许从一个指针减去连一个指针。两个指针相减的结果类型是ptrdiff_t,它是一种有符号整数类型。减法运算的值是两个指针在内存中的距离(该距离以间隔的单元格数为单位,而不是以字节为单位)。
算法步骤:1、求出间隔的字节数 2、将其除以调整的权重
实例演示:
#include <stdio.h>
int main()
{
int arr[10] = {0};//x
int *p = &arr[1];//x+4
int *q = &arr[9];//x+36
printf("%d\n",p-q);//-8 间隔的字节数为(1 - 9)*4= - 32,sizeof()是4,-32/4=-8
printf("%d\n",q-p);//8
printf("%d\n",(short *)q-(short *)p);//16 32/2=16
printf("%d\n",(char **)q-(char **)p);//8 32/4=8
printf("%d\n",(double *)q-(double *)p);//4
printf("%d\n",(long *)q-(long *)p);//8
printf("%d\n",(char *)q-(char*)p);//32
printf("%d\n",(long long)q-(long long)p);//32 非指针不需调整
//printf("%d\n",(int *)q-(short *)p);//error
return 0;
}
执行结果:
注意:不同类型的指针不允许相减