指针的减法运算和指针在函数间的传递

昨晚在微信上和老友讨论c语言指针的相关问题，得到点收获。他和我一样，都是2016年6月份毕业的，从事的也都是嵌入式软件开发工作。下来，我尝试着将讨论的内容讲清楚。

说明，下面测试程序会用到两个宏: NUM和ERRP，它们的原型为:

#define ERRP(con, ret, ...) do  \    if (con){                   \    printf(__VA_ARGS__);        \    ret;                        \}while(0)#define NUM                     5

1. 指针的减法运算

int* intPoint = NULL;    void* voidPoint = NULL;    intPoint = (int* )malloc(sizeof(int) * NUM);    ERRP(NULL == intPoint, return -1, "intPoint: malloc memory failed!!\n");    voidPoint = malloc(sizeof(int) * NUM);    ERRP(NULL == voidPoint, return -1, "voidPoint: malloc memory failed!!\n");    printf("voidPoint = %p, voidPoint + sizeof(int) * 5 = %p\n", voidPoint, voidPoint + sizeof(int) * 5);    printf("(voidPoint + 5 * sizeof(int)) - voidPoint = %d\n", (voidPoint + 5 * sizeof(int)) - voidPoint);    printf("intPoint = %p, intPoint + sizeof(int) * 5 = %p\n", intPoint, intPoint + sizeof(int) * 5);    printf("(intPoint + 5 * sizeof(int)) - intPoint = %d\n", (intPoint + 5 * sizeof(int)) - intPoint);

运行结果：

首地址为voidPoint(0x8350020)的堆空间，其第5个元素的首地址为0x8350034，它们之间相差的地址偏移是20；

首地址为intPoint(0x8350008)的堆空间，其第5个元素的首地址为0x8350058，它们之间相差的地址偏移是80但是打印出来的地址偏移值却都是20；

也许你会认为上面的减法运算可以进行数据的结合律得到的确实是20，但是在括号内的值保存在一个指针变量，然后再减法运算，得到的结果也是如此。所以可以推论，指针的减法运算并非单纯数值上的相减，而是:

两个指针相减，其结果是两个指针之间元素的数目。前提是两个指针指向同一个数组，也就是指向空间连续的一段内存空间。

也就是说：
(1) voidPoint类型的指针，其最后一个元素的首地址减首元素的首地址得到的20表示有20个void型数据元素，因为void型是空类型，编译器默认它占据1字节;
(2) intPoint类型的指针，其最后一个元素的首地址减首元素的首地址得到的20表示有20个int型数据元素，因为int型占据4字节，所以地址实际上相差80字节

由此可见，若通过指针对动态分配的内存空间进行赋值，那么就需要考虑指针的类型了。
我们知道，对指针加减1实质是加减指针的步长：int型指针加减4字节，char/void型指针加减1字节，所以

for (i = 0; i < NUM; i++)        *(intPoint + i) = i * 6; //intPoint是int*型，对该指针加1等于加sizeof(i)    //voidPoint是void*型，对该指针加1等于加sizeof(void)，即1    //void*型指针可以接受任意类型的指针，这里是接受int型指针，所以对这块内存赋值的时候需要乘以sizeof(int)    //这样指针才能sizeof(int)为单位进行偏移    for (i = 0; i < NUM; i++)        *(int* )(voidPoint + i  * sizeof(int) ) = i * 5; 

2. 指针在函数间的传递

指针在函数间的传递，在之前的文章变量在函数间的传递有详细讲解过，但都是文字的解析，现想通过画图的形式，理解起来会更简单。

还是这个程序：

int main(void){    int *main_point = NULL;    main_point = (int *)malloc(sizeof(int) * NUM);    ERRP(NULL == main_point, return -1, "Malloc Memory failed!!\n");    //...    //调用FreeMem()函数来释放堆空间，并将指向该堆空间的指针置为NULL    return 0;   }

FreeMem要实现的功能是释放堆空间和将指向该堆空间的指针置为NULL，那么FreeMem函数要什么原型？其实现体又为什么？

2.1 假设FreeMem函数的原型为FreeMem(int free_point)

FreeMem(int free_point)的实现体为：

int FreeMem(int* free_point){    free(free_point);    free_point = NULL;    return 0;}

main函数对FreeMem函数的调用是

FreeMem(main_point);

假设动态分配的堆的首地址为0x60003，那么
(1)指针main_point为:

(2)当将指针main_point传给free_point之后，free_point为:

free_point和main_point都为动态空间的地址0x60003，所以执行free(free_point)或者free(main_point)都能起到一样的效果，
即断开与动态内存的链接。
(3)但是free_point = NULL 和main_point = NULL的效果则是不同的:

一个是0x10012地址为NULL，一个是0x10036地址为NULL，所以free_point = NULL不能使得原本指向动态分配的内存的首地址的指针指向NULL。
因此FreeMem函数的原型不能是接收指针，而是要接收指针的地址，即原型为FreeMem(int** free_point)。

2.2 FreeMem(int** free_point)的实现方式1

int FreeMem(int** free_point) //free_point是一个二级指针，它存放main_point的地址{    free(*free_point);    *free_point = NULL;    return 0;}

main函数对FreeMem的调用是

FreeMem(&main_point);

(1) 当main函数将main_point的地址传给free_point时候，free_point的内容为:

free_point等于0x10012，即main_point的地址，那么*free_point得到的0x60003，，它是即动态内存的首地址，
因此free(*ree_point)是正确的；
(2) *free_point = NULL等价于main_point指向了NULL，所以这是正确的。

2.3 FreeMem(int** free_point)的实现方式2

int FreeMem(int** free_point){    int* my_point = *free_point;    free(my_point);    my_point = NULL;    return 0;}

同理，main函数对FreeMem的调用是

FreeMem(&main_point);

(1) 定义一个局部指针my_point，my_point的内容为:

即my_point为main_point，它是0x60003，为动态空间的首地址，free(my_point)的使用没错；

(2) my_point = NULL等价于

也就是并不等价于main_point指向了NULL，所以不能这么写。

综上：FreeMem函数的原型为

int FreeMem(int** free_point){    free(*free_point);    *free_point = NULL;    return 0;}//或者int FreeMem(int** free_point){    int* my_point = *free_point;    free(my_point);    *free_point = NULL;    return 0;}