指针的算术运算：加减整数、指针相减与比较

指针的算术运算，说白了就是让指针在内存里「走路」。

很多新手觉得这玩意儿简单，不就是加加减减嘛。但我在项目中见过太多人栽在这上面——数组越界、段错误、数据被莫名篡改……十有八九都是指针算术搞的鬼。

今天咱们就把这块彻底掰扯清楚。

先看最基础的操作：ptr + n 或 ptr - n。

你可能会想，这不就是地址加 n 吗？错！

指针加减整数，实际移动的字节数是 n * sizeof(指针指向的类型)。举个例子：

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

p = p + 2;     // 实际地址增加了 2 * sizeof(int) = 8 字节
printf("%d\n", *p);  // 输出 30

为什么不是加 2 个字节？因为编译器知道 p 是 int* 类型，它要保证每次移动都跳到下一个完整的 int 元素上。你想想看，如果只加 2 个字节，那读出来的数据就是半个 int，毫无意义。

核心要点：指针加减整数，移动的单位是「元素个数」，不是「字节数」。

我个人习惯在写循环遍历数组时，用指针加减来代替下标访问。比如：

int sum = 0;
int *end = arr + 5;  // 指向数组末尾的下一个位置
for (int *p = arr; p < end; p++) {
    sum += *p;
}

这样写的好处是——少了一个循环变量 i，代码更紧凑。但代价是你要格外小心边界条件。

警告：指针加减的结果如果越过了数组边界（包括末尾的下一个位置），对其进行解引用是未定义行为。编译器不会帮你检查，运行时可能直接崩溃。

两个同类型的指针可以相减，结果是一个 ptrdiff_t 类型的整数，表示两个指针之间相差的元素个数。

int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
int *p1 = &arr[1];  // 指向 2
int *p2 = &arr[4];  // 指向 5

ptrdiff_t diff = p2 - p1;
printf("%ld\n", diff);  // 输出 3

这里 diff 是 3，因为 p2 和 p1 之间隔了 arr[2]、arr[3]、arr[4] 三个元素。

嗯，这里要注意：指针相减的前提是两个指针指向同一个数组（或者同一个 malloc 分配的内存块）。如果指向不同数组，结果毫无意义。

我曾经在调试一个内存池模块时，遇到过一个诡异的 bug——两个指针明明指向同一块内存，相减却得到负数。查了半天才发现，其中一个指针被意外修改成了另一个内存块的地址。这种问题用肉眼很难看出来，但用指针相减一算就露馅了。

小技巧：可以用指针相减来快速计算数组中的元素偏移量，比手动算下标更直观。

指针支持 <、<=、>、>=、==、!= 这些比较操作。

比较的是地址值的大小。地址值小的指针指向更低的内存地址，也就是「在前面」。

int arr[5] = {10, 20, 30, 40, 50};
int *p1 = &arr[0];
int *p2 = &arr[3];

if (p1 < p2) {
    printf("p1 在 p2 前面\n");  // 这行会执行
}

比较运算最常见的用途就是判断指针是否在某个范围内，或者检查是否到达数组末尾。就像前面那个循环里写的 p < end。

但有个坑：只有指向同一个数组（或同一块 malloc 内存）的指针才能进行 <、> 这类关系比较。指向不同对象的指针，只能用 == 和 != 判断是否相等。

注意：对指向不同数组的指针做 < 或 > 比较，结果是未定义的。编译器可能给你一个看似合理的结果，但换个平台就完全不一样了。

下面这张图把指针算术运算的核心逻辑串起来了：

讲完理论，咱们聊聊实战中容易踩的坑。

我的习惯：每次做指针加减前，先确认指针当前指向哪里，目标位置是否在合法范围内。写完后用 assert 加个边界检查，能省去很多调试时间。

我曾经接手过一个遗留项目，里面有一段代码用指针遍历结构体数组，结果因为结构体对齐问题，指针每次移动的字节数算错了，导致读取的数据全是乱的。后来我改用 offsetof 宏来算偏移量，才彻底解决。

指针算术运算本身不复杂，复杂的是你永远不知道指针指向的内存是否还活着。所以，每次做运算前，问自己一句：这个指针还合法吗？