5.2　指针运算

指针是一种值为地址值的特殊变量，指针的运算实质上是地址运算。除了赋值运算外，指针还有以下几种运算：

1．取地址运算（＆）和取内容运算（^*）

如前所述，单目运算符“＆”的功能是取操作对象的地址，单目运算符“^*”的功能是取指针指向的目标变量的内容。这两个运算符互为逆运算。如有定义：

第一个表达式表示取指针的目标变量^*ptr（即变量x）的地址，亦即为指针ptr；第二个表达式表示取变量x的地址中所存储的内容，即表示变量x。

例如，有程序段：

　　int^*p，x，y；

　　x=1；y=2；

　　p=＆x；

　　^*p=y；

　　x=7；

　　p=＆y；

　　^*p=x；

如图5.2.1所示画出了各语句执行的情况：对指针变量赋地址值＆x或＆y，即将指针p指向变量x或y。对指针p所指向的目标变量^*p赋值，即对p指针当前所指向的变量赋值。

执行过程：

图5.2.1　指针赋值

例5-3　使用指针运算符“＆”和“^*”的简单程序。

程序如下：

程序运行结果：

　　u1=16　u2=16

表达式2^*（v+5）是一般整型算术运算表达式，而表达式2^*（^*pv+5）中包含指针pv。由于v 和^*pv均为pv的目标变量，其值相同，故两个表达式等效。

2．指针与整数的加减运算

指针变量加上或减去一个整数n，是指针由当前所指向的位置向前或向后移动n个数据的位置。通常这种运算只能用于指针指向一个数组中，由于各种类型的数据的存储长度不同，因此在数组中加减运算使指针移动n个数据后的实际地址与数据类型有关。

例如，如果编译器定义整形为16位（2字节），对指针加1操作的含义是：

　　对char型，相当于当前地址加1个字节。

　　对int型，相当于当前地址加2个字节。

　　对float型，相当于当前地址加4个字节。

一般地，如果p是一个指针，n是一个正整数，则对指针p进行±n操作后的实际地址是：

　　p±n^*sizeof（数据类型）

其中，sizeof（数据类型）是取数据类型长度的运算符。

如有定义：

　　char^*p；

　　int　^*q；

　　float^*t；

假设指针的当前地址值为：

　　p=2110，q=2442，t=2488

则执行以下语句：

　　p+=1； 结果是：p=p+1=2111

　　q+=5； 结果是：q=q+2^*5＝2452

　　t−=2； 结果是：t=t−2^*4=2480

同样，指针自增（加1）、自减（减1）的运算也是地址运算。指针加1运算后指针指向下一个数据，指针减1运算后，指针指向上一个数据的起始位置。

指针自增、自减单目运算也分前置和后置运算，当它们与其他运算符组成一个表达式时，应注意其优先顺序和结合性。

例如，p为指针变量：

　　v=^*p++；

“^*”与“++”的优先级高于“=”，而“^*” 与“++”两个单目运算符的优先级相同，其结合性为从右到左。以上赋值语句相当于

　　v=^*（p++）；

由于p++是后置运算，运算规则为“先引用后增值”，故运算步骤为：

①先取指针p当前所指目标变量的值，赋予变量v；

②p做增1运算，即指针p指向下一个目标变量。

又如：

　　v=^*++p；

则指针p先进行自增1的运算，即指针p指向下一个目标变量，再将目标变量的值赋给v。

下面两个表达式具有不同的意义：

　　v=（^*p）++；

　　v=++（^*p）；

前者是将目标变量^*p的值赋予变量v，然后变量^*p自增1；后者是将目标变量^*p的值自增1后赋予变量v。

3．指针相减运算

在一定条件下，两个指向同种数据类型的指针可以相减。例如，指向同一数组的两个指针相减，其差表示这两个指针所指向的数组元素之间所相差的元素个数。可见，指针相减的运算并不是两个指针的值单纯相减，而与数据类型的存储长度有关，编译程序按下式进行运算：

（两指针地址值之差）÷（一个数据项存储字节数）

例5-4　指针相减的运算。

程序如下：

程序运行结果：

　　px=194　py=19e

　　py−px=5

程序第8、9行分别将a[0]和a[5]的地址赋予指针变量px和py。根据运算结果，编译程序给数组a分配的首地址为194（十六进制），即为a[0]的地址，亦即指针px的值。而a[5]的地址，即py的值为19e。由于px、py定义为指向整型数组a的指针，每个数组元素占2个字节的长度，故py−px=（19e−194）÷2=5，即指针py与指针px之间相差5个数组元素。

4．指针的关系运算

两个指向同种数据类型的指针可做关系运算。指针的关系运算表示它们所指向的地址之间的关系。

指针间允许4种关系运算：

〈　或　〉　　比较两指针所指向的地址的大、小关系。

= =或！=　　判断两指针是否指向同一地址，即是否指向同一数据。

若有指针p和q，指向同一类型的数据，关系表达式为：

　　p〈q

当p指针所指向变量的地址（p的值）小于q指针所指向变量的地址（q的值）时。表达式值为非零，否则为零。

又如：

　　p==q 若表达式值为非零，表示指针p、q指向同一变量。

　　p！=q　若表达式值为非零，表示指针p、q不指向同一变量。

指针不能与一般数值进行关系运算，但指针可以和零（NULL字符）之间进行等于或不等于的关系运算，如：

　　p==0；　　p！=0；　或 p==NULL；　p！=NULL；

用于判断指针p是否为空指针。

综上所述，由于指针的运算实质上是地址运算，因此，指针运算是很有限的，除了以上四类运算外，其他运算都是非法的。

常见的编程错误5.2

间接引用一个未被正确初始化的或未被赋值指向变量地址的指针，可能导致致命的运行错误，或意外修改了重要数据，以致程序运行结束后可能得到错误结果。

试图间接引用非指针变量，会导致编译错误。

间接引用空指针，通常导致致命的运行错误。

当需要间接引用一个指针以获取该指针指向的值时，却不间接引用。