指针算术运算符在数据库底层操作中的妙用

写程序时，很多人觉得指针是C语言的老古董，尤其在数据库应用里，似乎离我们很远。但其实，像MySQL、PostgreSQL这类数据库的底层实现中，指针算术运算符依然活跃在内存管理、数据页遍历等关键环节。

指针加减：不只是地址跳转

假设你在开发一个嵌入式数据库模块，需要直接操作一块连续的内存区域来存储记录。每条记录固定8字节，你拿到起始地址后，想快速定位第5条记录，这时候指针算术就派上用场了。

char *base_addr = get_data_page();  // 假设这是数据页起始地址
char *record_5 = base_addr + 5 * 8;  // 直接计算偏移

这行代码里的 + 不是简单的数值相加，而是指针算术中的“加法”——编译器会自动根据类型尺寸计算实际字节偏移。虽然这里用了 char*，每加1就是1字节，但如果是指向结构体的指针，效果更明显。

结构体内存布局与字段偏移

数据库引擎常需要绕过高级接口，直接读取结构体某个字段的内存位置。比如有一个记录头结构：

struct Record {
    int id;
    short version;
    char status;
};

struct Record *r = (struct Record*)data_ptr;
short *ver_ptr = &r->version;

实际上，&r->version 的实现依赖于指针算术。你可以手动计算偏移：

short *ver_ptr_manual = (short*)((char*)r + sizeof(int));

这种技巧在序列化、内存映射文件或共享内存通信中很常见，数据库进程间传递数据时，往往靠偏移量而非完整对象传输。

数组与指针的等价性在查询引擎中的体现

SQL解析后的执行计划常以数组形式存放操作码。假设你有一个指令数组，想从中间某条开始执行：

Instruction *plan = get_execution_plan();
execute(plan + 3);  // 跳过前3条指令

这里的 plan + 3 就是典型的指针加法，指向第4个元素的地址。这种写法比 &plan[3] 更贴近机器思维，在优化器生成跳转逻辑时非常自然。

指针减法用于计算元素间距

当你遍历一个数据页中的记录链表，并用两个指针标记范围时，它们之间的距离可以直接相减：

char *start = page_start;
char *current = start;
int count = 0;

while (/* 条件 */ ) {
    current += RECORD_SIZE;
    count++;
}

// 计算已处理记录数
int processed = (current - start) / RECORD_SIZE;

注意，current - start 得到的是字节数差，除以记录大小才是元素个数。这种手法在事务回滚日志扫描中很实用。

小心越界：数据库稳定性的底线

指针算术一旦越界，轻则读到脏数据，重则段错误导致数据库崩溃。尤其是在处理用户传入的偏移或动态长度字段时，必须做边界检查。

if (offset >= PAGE_SIZE || offset < 0) {
    log_error("Invalid offset access");
    return NULL;
}

现代数据库如SQLite就在内存访问层大量加入此类防护，确保即使在极端情况下也不因指针误算而崩塌。

别看指针算术只是一些加减乘除，它其实是数据库高效运行的幕后功臣。下次你在查一条SQL慢在哪时，说不定问题就藏在某个没对齐的指针跳转里。