C語言指針變量的運算

指針變量保存的是地址，本質上是一個整數，可以進行部分運算，例如加法、減法、比較等，請看下面的代碼：

#include <stdio.h>

int main(){
    int    a = 10,   *pa = &a, *paa = &a;
    double b = 99.9, *pb = &b;
    char   c = '@',  *pc = &c;
    //最初的值
    printf("&a=%#X, &b=%#X, &c=%#X\n", &a, &b, &c);
    printf("pa=%#X, pb=%#X, pc=%#X\n", pa, pb, pc);
    //加法運算
    pa++; pb++; pc++;
    printf("pa=%#X, pb=%#X, pc=%#X\n", pa, pb, pc);
    //減法運算
    pa -= 2; pb -= 2; pc -= 2;
    printf("pa=%#X, pb=%#X, pc=%#X\n", pa, pb, pc);
    //比較運算
    if(pa == paa){
        printf("%d\n", *paa);
    }else{
        printf("%d\n", *pa);
    }
    return 0;
}

運行結果：

&a=0X28FF44, &b=0X28FF30, &c=0X28FF2B
pa=0X28FF44, pb=0X28FF30, pc=0X28FF2B
pa=0X28FF48, pb=0X28FF38, pc=0X28FF2C
pa=0X28FF40, pb=0X28FF28, pc=0X28FF2A
2686784

從運算結果可以看出：pa、pb、pc 每次加 1，它們的地址分別增加 4、8、1，正好是 int、double、char 類型的長度；減 2 時，地址分別減少 8、16、2，正好是 int、double、char 類型長度的 2 倍。

這很奇怪，指針變量加減運算的結果跟數據類型的長度有關，而不是簡單地加 1 或減 1，這是為什麼呢？

以 a 和 pa 為例，a 的類型為 int，占用 4 個字節，pa 是指向 a 的指針，如下圖所示：

剛開始的時候，pa 指向 a 的開頭，通過 *pa 讀取數據時，從 pa 指向的位置向後移動 4 個字節，把這 4 個字節的內容作為要獲取的數據，這 4 個字節也正好是變量 a 占用的內存。

如果pa++;使得地址加 1 的話，就會變成如下圖所示的指向關系：

這個時候 pa 指向整數 a 的中間，*pa 使用的是紅色虛線畫出的 4 個字節，其中前 3 個是變量 a 的，後面 1 個是其它數據的，把它們“攪和”在一起顯然沒有實際的意義，取得的數據也會非常怪異。

如果pa++;使得地址加 4 的話，正好能夠完全跳過整數 a，指向它後面的內存，如下圖所示：

我們知道，數組中的所有元素在內存中是連續排列的，如果一個指針指向了數組中的某個元素，那麼加 1 就表示指向下一個元素，減 1 就表示指向上一個元素，這樣指針的加減運算就具有了現實的意義，我們將在《C語言和數組》一節中深入探討。

不過C語言並沒有規定變量的存儲方式，如果連續定義多個變量，它們有可能是挨著的，也有可能是分散的，這取決於變量的類型、編譯器的實現以及具體的編譯模式，所以對於指向普通變量的指針，我們往往不進行加減運算，雖然編譯器並不會報錯，但這樣做沒有意義，因為不知道它後面指向的是什麼數據。

下面的例子是一個反面教材，警告讀者不要嘗試通過指針獲取下一個變量的地址：

#include <stdio.h>

int main(){
    int a = 1, b = 2, c = 3;
    int *p = &c;
    int i;
    for(i=0; i<8; i++){
        printf("%d, ", *(p+i) );
    }
    return 0;
}

在 VS2010 Debug 模式下的運行結果為：

3, -858993460, -858993460, 2, -858993460, -858993460, 1, -858993460,

可以發現，變量 a、b、c 並不挨著，它們中間還參雜了別的輔助數據。

指針變量除了可以參與加減運算，還可以參與比較運算。當對指針變量進行比較運算時，比較的是指針變量本身的值，也就是數據的地址。如果地址相等，那麼兩個指針就指向同一份數據，否則就指向不同的數據。

上面的代碼（第一個例子）在比較 pa 和 paa 的值時，pa 已經指向了 a 的上一份數據，所以它們不相等。而 a 的上一份數據又不知道是什麼，所以會導致 printf() 輸出一個沒有意義的數，這正好印證了上面的觀點，不要對指向普通變量的指針進行加減運算。

另外需要說明的是，不能對指針變量進行乘法、除法、取余等其他運算，除了會發生語法錯誤，也沒有實際的含義。