Pointer Arithmetics

以前、ポインタとは何か、そしてポインタの操作方法を学びました。このチュートリアルでは、ポインタに対する算術演算について学習します。 C言語のポインタには、++、--、-、+ といった複数の算術演算を適用できます。

(++) によるポインタのインクリメント

他の変数と同様に、++ 演算はその変数の値を増加させます。今回の場合、変数はポインタなので、その値を増加させると、ポインタが指すメモリ内のアドレスが増加します。 この演算を例に、配列と組み合わせてみましょう:

#include <stdio.h>

int main()
{
    int intarray[5] = {10,20,30,40,50};

    int i;
    for(i = 0; i < 5; i++)
        printf("intarray[%d] has value %d - and address @ %x\n", i, intarray[i], &intarray[i]);

    int *intpointer = &intarray[3]; // 配列の4番目の要素を指す
    printf("address: %x - has value %d\n", intpointer, *intpointer); // 4番目の要素のアドレスを出力する

    intpointer++; // ポインタのアドレスを増やして配列の5番目の要素を指すようにします。
    printf("address: %x - has value %d\n", intpointer, *intpointer); // 5番目の要素のアドレスを出力する

    return 0;
}

(--) によるポインタの減少

前の例で ++ 演算子を使用してポインターの指すアドレスを 1 つ増やしたのと同様に、デクリメント演算子 (--) を使用して、指すアドレスを 1 つ減らすことができます。

#include <stdio.h>

int main()
{
    int intarray[5] = {10,20,30,40,50};

    int i;
    for(i = 0; i < 5; i++)
        printf("intarray[%d] has value %d - and address @ %x\n", i, intarray[i], &intarray[i]);

    int *intpointer = &intarray[4]; // 配列の5番目の要素を指す
    printf("address: %x - has value %d\n", intpointer, *intpointer); // 5番目の要素のアドレスを出力する

    intpointer--; // ポイントのアドレスを減らして、配列の4番目の要素を指すようにする
    printf("address: %x - has value %d\n", intpointer, *intpointer); // 4番目の要素のアドレスを出力する

    return 0;
}

(+) でポインタを追加する

先ほど、ポインタの指すアドレスを1ずつ増やしました。次のように整数値で増やすこともできます。

#include <stdio.h>

int main()
{
    int intarray[5] = {10,20,30,40,50};

    int i;
    for(i = 0; i < 5; i++)
        printf("intarray[%d] has value: %d - and address @ %x\n", i, intarray[i], &intarray[i]);

    int *intpointer = &intarray[1]; // 配列の2番目の要素を指す
    printf("address: %x - has value %d\n", intpointer, *intpointer); // 2番目の要素のアドレスを出力する

    intpointer += 2; // ポイントのアドレスを2つシフトして、配列の4番目の要素を指すようにします。
    printf("address: %x - has value %d\n", intpointer, *intpointer); // 4番目の要素のアドレスを出力する

    return 0;
}

出力では、メモリ内でアドレスが8ステップシフトしていることに注目してください。なぜだろうと疑問に思うかもしれません。 答えは簡単です。ポインタがint型ポインタであり、int型変数のサイズが4バイトであるため、メモリは4ブロックシフト可能です。 コードでは、最初のアドレスに2（+2）シフトしたので、2 x 4バイト = 8になります。

(-) によるポインタの減算

同様に引き算もできます:

#include <stdio.h>

int main()
{
    int intarray[5] = {10,20,30,40,50};

    int i;
    for(i = 0; i < 5; i++)
        printf("intarray[%d] has value: %d - and address @ %x\n", i, intarray[i], &intarray[i]);

    int *intpointer = &intarray[4]; // 配列の5番目の要素を指す
    printf("address: %x - has value %d\n", intpointer, *intpointer); // 5番目の要素のアドレスを出力する

    intpointer -= 2; // ポイントのアドレスを2つシフトして、配列の3番目の要素を指すようにする
    printf("address: %x - has value %d\n", intpointer, *intpointer); // 3番目の要素のアドレスを出力する

    return 0;
}

ここでも、アドレスは 4 バイトのブロック単位でシフトされます (int の場合)。

その他の操作

他にも比較演算（>、<、==など）があります。考え方は変数の比較と非常に似ていますが、この場合はメモリアドレスを比較します。

Exercise

intarray の最後の 3 つのアドレスを、int へのポインターの配列である parray にコピーします。