面试题：C语言指针算术运算基础

Question

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; 请描述执行 ptr += 2; 后，ptr 指向哪里，并计算此时 *ptr 的值是多少。同时说明指针算术运算在这种情况下的原理。

Answer 1

1. ptr 指向的位置： 初始时 ptr 指向数组 arr 的首元素 arr[0]。当执行 ptr += 2; 后，由于 ptr 是 int 类型的指针，在 C/C++ 中，指针算术运算是以其所指向的数据类型的大小为单位进行的。int 类型通常在 32 位和 64 位系统中占 4 个字节（不同系统可能有差异，但一般情况如此）。所以 ptr += 2; 意味着 ptr 向前移动了 2 * sizeof(int) 个字节，即从指向 arr[0] 移动到了指向 arr[2]。

2. *ptr 的值： 此时 *ptr 的值为 arr[2] 的值，因为 arr[2] 的值为 3，所以 *ptr 的值是 3。

3. 指针算术运算原理： 指针算术运算遵循以下规则：

   • 当指针加上一个整数 n 时，指针实际移动的字节数是 n * sizeof(指针所指向的数据类型)。在本题中，ptr += 2; 就是 ptr 移动了 2 * sizeof(int) 个字节。
   • 当指针减去一个整数 n 时，指针实际移动的字节数是 -n * sizeof(指针所指向的数据类型)，即向内存地址减小的方向移动。
   • 两个指针相减时（前提是它们指向同一数组中的元素），结果是它们之间元素的个数（以指针所指向的数据类型为单位），例如 &arr[5] - &arr[2] 的结果是 3，表示从 arr[2] 到 arr[5] 之间有 3 个 int 类型的元素。