面试题：C++中指针运算的基本规则

Question

在C++中，假设有一个整型数组`int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};`，定义一个指针`int *ptr = arr;`。请描述`ptr + 2`和`*(ptr + 2)`分别代表什么含义，并说明指针运算的基本规则。

Answer 1

1. ptr + 2的含义：
   • ptr是一个指向arr数组首元素的指针。ptr + 2表示指针ptr在内存中向前移动两个int类型数据的位置。由于int类型通常占4个字节（具体取决于系统和编译器），所以ptr + 2指向的地址是ptr当前指向地址加上2 * sizeof(int)的结果。它指向数组arr的第3个元素（数组下标从0开始，这里对应arr[2]）的地址。
2. *(ptr + 2)的含义：
   • *(ptr + 2)是对ptr + 2所指向地址的解引用操作。即获取ptr + 2所指向内存位置的值，也就是数组arr中第3个元素（arr[2]）的值，在这里为3。
3. 指针运算的基本规则：
   • 指针与整数相加/相减：
     • 指针加上或减去一个整数n，结果是指针在内存中向前（加）或向后（减）移动n个其所指向数据类型大小的位置。例如，若ptr是一个int*类型指针，ptr + n表示ptr当前指向地址加上n * sizeof(int)。
   • 指针相减：
     • 两个指针相减的前提是它们指向同一块连续内存区域（如数组）。结果是两个指针之间相隔的元素个数。例如，若ptr1和ptr2是指向同一数组的指针，ptr2 - ptr1表示从ptr1到ptr2之间有多少个数组元素（假设ptr2指向的地址大于等于ptr1指向的地址）。
   • 指针比较：
     • 可以使用关系运算符（如<, >, <=, >=, ==, !=）对指针进行比较。比较的是指针所指向的内存地址。例如，在同一数组中，指向数组前面元素的指针地址小于指向后面元素的指针地址。