Результатом добавления (или вычитания) целочисленного значения к указателю (или из него) является новый указатель, указывающий на элемент, расположенный на заданное количество позиций вперед (или назад) от исходного указателя.
constexpr size_t sz = 5;
int arr[sz] = {1,2,3,4,5};
int *ip = arr; // эквивалент int *ip = &arr[0]
int *ip2 = ip + 4; // ip2 указывает на arr[4], последний элемент в arr
Результатом добавления 4 к указателю ip будет указатель на элемент, расположенный в массиве на четыре позиции далее от того, на который в настоящее время указывает ip.
Результатом добавления целочисленного значения к указателю должен быть указатель на элемент (или следующую позицию после конца) в том же массиве:
// ok: arr преобразуется в указатель на его первый элемент;
// p указывает на позицию после конца arr
int *p = arr + sz; // использовать осмотрительно - не обращаться
// к значению!
int *p2 = arr + 10; // ошибка: arr имеет только 5 элементов;
// значение p2 неопределенно
При сложении arr и sz компилятор преобразует arr в указатель на первый элемент массива arr. При добавлении sz к этому указателю получается указатель на позицию sz (т.е. на позицию 5) этого массива. Таким образом, он указывает на следующую позицию после конца массива arr. Вычисление указателя на более чем одну позицию после последнего элемента является ошибкой, хотя компилятор таких ошибок не обнаруживает.
Подобно итераторам, вычитание двух указателей дает дистанцию между ними. Указатели должны указывать на элементы в том же массиве:
auto n = end(arr) - begin(arr); // n - 5, количество элементов
// массива arr
Результат вычитания двух указателей имеет библиотечный тип ptrdiff_t. Как и тип size_t, тип ptrdiff_t является машинозависимым типом, определенным в заголовке cstddef. Поскольку вычитание способно возвратить отрицательное значение, тип ptrdiff_t — знаковый целочисленный.
Для сравнения указателей на элементы (или позицию за концом) массива можно использовать операторы сравнения. Например, элементы массива arr можно перебрать следующим образом:
int *b = arr, *е = arr + sz;
while (b < e) {
// используется *b
++b;
}
Нельзя использовать операторы сравнения для указателей на два несвязанных объекта.
int i = 0, sz = 42;
int *p = &i, *е = &sz;
// неопределенно: p и е не связаны; сравнение бессмысленно!
while (p < е)
Хотя на настоящий момент смысл может быть и неясен, но следует заметить, что арифметические действия с указателями допустимы также для нулевых указателей (см. раздел 2.3.2) и для указателей на объекты, не являющиеся массивом. В последнем случае указатели должны указывать на тот же объект или следующий после него. Если p — нулевой указатель, то к нему можно добавить (или вычесть) целочисленное константное выражение (см. раздел 2.4.4) со значением 0. Можно также вычесть два нулевых указателя из друг друга, и результатом будет 0.
Результатом добавления целочисленного значения к указателю является указатель. Если полученный указатель указывает на элемент, то к его значению можно обратиться:
int ia[] = {0,2,4,6,8}; // массив из 5 элементов типа int
int last = *(ia + 4); // ok: инициализирует last значением
// ia[4], т.е. 8
Выражение *(ia + 4) вычисляет адрес четвертого элемента после ia и обращается к значению полученного указателя. Это выражение эквивалентно выражению ia[4].