C语言指针深入浅出2

1.const 修饰指针

1.1 const修饰变量

如果给变量加上一些限制，使得变量的值被限制，不能被修改，这时候，const就起作用了，const是常属性的，不能被修改的。

intmain(){intm=0;m=100;//变量m 的值可以修改constintn=0;n=100;//变量n的之不可以修改return0;}

但是，如果我们得到了n的地址，绕过n，去修改n就可以了，这样做不推荐（打破了语法规则）。

intmain(){constintn=0;//常变量 - 具有常属性的变量（不能被修改了）骨子里还是一个变量int*p=&n;//取出n的地址，将n的地址赋值给指针变量p*p=20;// 通过解引用p，访问n，并将n的值修改为 20printf("%d\n",n);return0;}

输出结果：

n被const修饰，就是为了不被修改，如果拿到了p的地址就能修改n，这样就打破了const的限制，是不合理的，下面我们来结合图片更好的解释一下：

1.2 const 修饰指针变量

一般来讲，const修饰指针变量，可以放在*的左边，也可以放在*的右边，意义是不一样的。

int*p;int*constp;// const 放在 * 的右边intconst*p// const 放在 * 的左边

下面，我们通过代码来具体分析一下：

• 代码1 - 测试无 const 修饰的情况

intmain(){intn=20;int*p=&n;*p=50;printf("%d\n",n);return0;}

这段代码中通过指针变量来访问n，并对n的值进行修改，再无const的修饰下，这段代码是正确的。

• 代码2 - 测试 const 放在 * 的左边的时候

intmain(){intn=101;inta=100;constint*pa=&n;//const放在*的左边*pa=100;//errorprintf("%d\n",*pa);return0;}

这段代码中，const 放在 * 的左边，表示不能通过指针 pa 修改它所指向的内容。因此*pa = 100; 会报错。但 pa 本身不是常量指针，它仍然可以重新指向其他变量。

• 代码3 - 测试 const 放在 * 右边的情况

intmain(){inta=10;intb=20;int*constpa=&a;pa=&b;//errorprintf("%d\n",*pa);return0;}

这段代码中，const 放在 * 的右边，表示 pa 是常量指针，pa 的指向不能被修改。因此pa = &b;会报错。但可以通过 *pa 修改它所指向对象中的内容。

• 代码4 - 测试const 同时放在 * 的左右两边

intmain(){intn=100;inta=50;constint*constpa=&n;pa=&a;//error*pa=100;//errorreturn0;}

const 同时放在 * 的左边和右边，左边的 const 限制 *pa，表示不能通过 pa 修改指向的内容；右边的 const 限制 pa，表示 pa 的指向不能改变。因此pa = &a;和*pa = 100;都会报错。

结论：

const修饰指针变量
放在 * 的左边：const修饰的指针变量指向的内容，不能通过指针变量修改它指向的内容，但是指针变量的指向是可以修改的。
放在 * 的右边：const修饰的指针变量本身，指针变量的指向是不能修改的，但是指针指向的内容，是可以通过指针来改变的。

2.野指针

野指针就是指针指向的位置是不可知的（随机的、不正确的、没有明确限制的），也就是指针指向的内容不属于当前程序。

2.1 野指针的成因

1. 指针未初始化
   

intmain(){intnum=10;int*p;//局部指针变量未初始化，默认为随机值*p=20;// error//*p就是野指针了return0;}

2. 指针越界访问

intmain(){intarr[10]={1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};int*p=&arr[0];//正常打印数组的下标为0 ~ 9for(inti=0;i<=11;i++){//当指针指向的范围超出数组arr的范围时，p就是野指针printf("%d ",*(p+i));//i 就是偏移量}return0;}

3. 指针指向的内存空间释放了

int*test(){intm=100;return&m;//返回指针变量的类型是int*}intmain(){int*p=test();printf("%d\n",*p);//指针变量p就是野指针return0;}

这段代码中，test()函数返回了局部变量m的地址。
m是局部变量，存放在栈区，只在test()函数执行期间有效。
当test()执行结束后，m的生命周期结束，它所在的栈空间不再有效。
此时main()中的指针p虽然保存了这个地址，但该地址已经不可靠，p成为悬空指针。
继续使用*p访问该地址属于未定义行为，可能输出旧值、随机值，也可能导致程序异常。

由于这里用到了函数的知识点，我在之前详细讲解了函数相关知识点，相关链接：C语言函数。

2.2 如何规避野指针

2.2.1 指针初始化

如果已经知道它要指向哪个变量，就让它保存那个变量的地址。如果暂时不知道它要指向哪里，就先赋值为NULL。NULL在C语言中是一个标识符常量，NULL表示“什么也不指向”，它的值是0。这个地址不能被访问，如果对NULL指针进行读写，程序就会出错。

//NULL的定义#ifndefNULL#ifdef__cplusplus#defineNULL0#else#defineNULL((void*)0)#endif#endif

intmain(){intnum=0;int*p=NULL;//不知道p指向哪个地址，就可以将p这个指针变量变为NULL//NULL 专门用来初始化指针变量，初始化为NULL的指针变量，意味着：这个指针没有指向有效的空间，我们暂时不能使用它printf("%d\n",num);return0;}

2.2.2. 小心指针越界

指针只能访问程序允许访问的内存空间。如果访问了范围之外的内存，就是指针越界。指针越界可能导致数据错误、程序异常，甚至崩溃。

2.2.3 指针变量不再使用时，要及时的置为NULL，指针在使用前要检查有效性

指针不用时，要及时赋值为NULL。这样可以表示这个指针暂时不指向任何有效空间，避免它继续乱访问内存。使用指针之前，也要先判断它是不是NULL。如果是NULL，就不要使用；如果不是NULL，再继续访问。

intmain(){intarr[10]={1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};int*p=&arr[0];inti=0;for(i=0;i<10;i++){*(p++)=i;}//此时p已经越界了，可以把p置为NULLp=NULL;//下次使⽤的时候，判断p不为NULL的时候再使⽤//...p=&arr[0];//重新让p获得地址if(p!=NULL)//使用之前检查有效性{//...}return0;}

2.2.4 避免返回局部变量的地址

如上述野指针成因的第三个例子，不要返回局部变量的地址。

3. assert 断言

assert.h头文件中定义了宏assert(),assert是一种检查工具，用来判断程序运行时是否满足指定田间。如果条件成立，程序继续运行；如果条件不成立，程序就会报错并停止，这个宏常常被称为断言。
assert函数原型：

assert(p != NULL);用来检查指针p是否为空。

如果p不等于NULL，程序继续运行；
如果p等于NULL，程序会报错并终止。

assert()的作用

assert()接收一个表达式作为判断条件：

• 条件为真：程序继续运行
• 条件为假：程序报错并终止

同时，程序还会提示出错的文件名和行号，方便我们定位问题。

禁用assert()

assert()常用于调试阶段。
如果不想启用断言，可以在包含头文件前定义NDEBUG：

#defineNDEBUG#include<assert.h>

定义NDEBUG后，程序中的assert()语句会被禁用。

#defineNDEBUG//禁用assert断言#include<assert.h>//使用assert要包含头文件assert.hintmain(){intm=100;int*p=NULL;//指针变量的初始化assert(p!=NULL);//禁用后，assert断言就失效了printf("%d\n",m);return0;}

一般建议：

• 在Debug版本中使用assert()检查问题
• 在Release版本中禁用assert()，避免影响程序运行效率

总结

assert()是调试用的检查工具，条件不成立就报错终止，发布版本一般关闭。

4 指针的使用和传址调用

4.1 strlen 的模拟实现

库函数strlen的功能是求字符串长度，统计的是字符串中\0之前字符的个数。

size_tstrlen(constchar*str)

4.1.1 讲解算法原理

strlen的作用就是计算字符串有多少个字符。它从字符串的第一个字符开始，一个一个往后数。只要当前字符不是'\0'，计数器就加 1。当遇到'\0'时，说明字符串结束，停止计数。最后返回计数器的值，就是字符串长度。

4.1.2 代码实现

//这里的const用来修饰*p , *p 时所指向对象的内容不能进行修改size_tmy_strlen(constchar*p)//指针变量p接收的是数组arr首元素的地址{size_tcount=0;//用来计数assert(p!=NULL);//检查p是否为空指针while(*p!='\0'){count++;p++;}p=NULL;// p 是局部指针变量，函数结束后会自动销毁returncount;}intmain(){chararr[]="abcdef";size_tlen=my_strlen(arr);//数组名是数组首元素的地址 arr == &arr[0]printf("%zu\n",len);return0;}

4.2 传值调用和传址调用

4.2.1 传值调用

举一个例子：写一个函数，交换两个整型变量的值。

voidswap1(intx,inty){inttmp=x;x=y;y=tmp;}intmain(){inta=10;intb=20;printf("交换前：a = %d b = %d\n",a,b);swap1(a,b);printf("交换后：a = %d b = %d\n",a,b);return0;}

我们发现结果有问题，这时候我们就可以进行调试，如果忘了调试相关技巧，可以看我之前讲解的，相关链接：VS实用调试技巧。

在main函数中，创建了变量a和b：

• a = 10
• b = 20

其中：

• a的地址是0x0000004da5d5fa84
• b的地址是0x0000004da5d5faa4

调用Swap1(a, b)时，采用的是传值调用。

也就是说，程序只是把a和b的值分别复制给形参x和y：

• a的值复制给x
• b的值复制给y

在Swap1函数中：

• x的地址是0x0000004da5d5fa60
• y的地址是0x0000004da5d5fa68

可以看出，x、y和a、b的地址并不相同。

因此，x和y是函数内部新创建的变量，和main函数中的a、b不是同一块内存空间。所以在Swap1函数中交换的是x和y的值，不会影响main函数中的a和b。

函数调用结束后：

• a仍然是10
• b仍然是20
  
  结论：实参传递给形参时，形参是实参的一份临时拷贝，对形参的修改，是不影响实参的。

4.2.2 传址调用

voidswap2(int*p1,int*p2){inttmp=*p1;// tmp = p1*p1=*p2;// p1 = p2*p2=tmp;// p2 = tmp}intmain(){inta=10;intb=20;printf("交换前：a = %d b = %d\n",a,b);swap2(&a,&b);printf("交换后：a = %d b = %d\n",a,b);return0;}

调用Swap2(&a, &b)时，传入的是变量a和b的地址。

函数中的指针p1和p2分别指向a和b，所以可以通过*p1和*p2直接修改main函数中的变量值。

因此，交换后：

• a = 20
• b = 10
  

完