C++指针运算限制 不同类型指针运算规则

指针运算受类型限制,仅支持同类型指针的加减整数、指针相减及比较,void*和函数指针禁止算术运算,不同类型指针不可直接运算,确保内存安全与类型正确性。

c++指针运算限制 不同类型指针运算规则

在C++中,指针运算并不是对所有类型都完全开放的,不同类型的指针有不同的运算规则和限制。理解这些规则对于避免未定义行为、提高程序安全性至关重要。

指针的基本运算操作

指针支持的合法运算主要包括:

加减整数:指针可以与整数进行加减运算,表示在数组中前后移动若干个元素。指针减指针:相同类型的两个指针可以相减,结果是它们之间的元素个数(类型为std::ptrdiff_t)。比较运算:相同类型的指针可以用==、!=、等进行比较,前提是它们指向同一数组或紧接在数组末尾的地址。

例如:

int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
int* p1 = arr;
int* p2 = p1 + 3;
int diff = p2 – p1; // 合法,结果为3

不同类型指针间的运算限制

C++不允许不同类型指针之间直接进行加减或比较运算,因为它们所指向的数据大小和解释方式不同。

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例如,int* 和 double* 指向的数据大小不同(通常4字节 vs 8字节),移动一个单位的意义不同。尝试对 int* 和 char* 进行加减会引发编译错误

示例:

int* ip;
double* dp;
// ip + dp; // 编译错误:不同类型指针不能相加
// ip > dp; // 编译错误:不能比较不同类型指针

void* 指针的运算限制

void* 是一种特殊的指针类型,表示“指向未知类型的指针”。它不能参与任何算术运算。

因为 void 没有大小(sizeof(void) 非法),编译器无法知道移动一个单位应偏移多少字节。所以 void* 不能加整数、不能减整数、也不能减另一个 void*。

示例:

void* vp = malloc(100);
// vp + 1; // 编译错误:不能对 void* 进行算术运算

如需运算,必须先转换为具体类型的指针,例如 char*。

函数指针与对象指针不可混用

函数指针(如 void(*)())和对象指针(如 int*)是不同类型,不能相互转换或运算。

虽然某些平台允许转换,但这是未定义行为,不可移植。函数指针不支持算术运算,因为函数在内存中不一定连续存放。

示例:

void func() {}
void(*fp)() = func;
// fp + 1; // 错误:函数指针不能进行算术运算

基本上就这些。C++的指针运算设计强调类型安全,不同类型指针不能随意运算,避免因误解内存布局导致错误。理解这些限制有助于写出更健壮的底层代码。

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