指向不同数组的同类型指针相减，结果是否具备实际意义？

这是个有点傻但很有趣的问题。我在研究指针与内存对齐时，好奇是否可以对指向不同数组元素的两个指针执行减法操作。

指针相减通常应得到表示数组中两个元素间元素个数的值。例如以下有效代码的运行结果符合预期：

unsigned short *p_short = new unsigned short[100];
unsigned short *p_1 = &p_short[10];
unsigned short *p_2 = &p_short[20];

std::cout << p_2 - p_1 << std::endl;
// 输出应为 `10`
// 两个指针之间间隔10个unsigned short元素
// 注意：不是`20`，指针减法计算的不是字节数差

• 若数组类型不同，则无法进行此操作，会触发类型错误。
• 若指针类型相同但指向不同数组的元素，则可以执行减法操作。

但在后一种情况下，相减的结果是否具备实际意义？

以下是一个无法得到有意义结果的示例：

auto p1 = new unsigned short[100];
auto p2 = new unsigned short[100];
std::cout << p2 - p1 << std::endl;

输出可能是104，也可能是像-6148914691236517216这类完全随机的数值。

从C++标准的定义来看，只有当两个指针指向同一个数组（或数组的尾后指针）时，指针相减的操作才是合法且结果可预测的。跨不同数组的指针相减属于未定义行为——编译器可以生成任意结果，这些数值没有任何逻辑上的实际意义，完全依赖于内存分配的随机位置。

出现这类奇怪结果的原因，是编译器直接计算了两个指针地址的字节差，再除以指针类型的大小（比如unsigned short占2字节，地址差除以2）。但两个独立数组的内存地址由分配器随机分配，地址差本身没有规律，最终结果自然毫无意义。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者user2138149