【C/C++】深入理解指针(二)

深入理解指针(二)

1.const修饰指针

1.1 const修饰变量

变量是可以修改的，如果把变量的地址交给⼀个指针变量，通过指针变量的也可以修改这个变量。 但是如果我们希望⼀个变量加上⼀些限制，不能被修改，怎么做呢？这就是const的作⽤。

#include <stdio.h>
int main()
{int m = 0;m = 20;//m是可以修改的 const int n = 0;n = 20;//n是不能被修改的 return 0;
}

上述代码中n是不能被修改的，其实n本质是变量，只不过被const修饰后，在语法上加了限制，只要我们在代码中对n就⾏修改，就不符合语法规则，就报错，致使没法直接修改n。

但是如果我们绕过n，使⽤n的地址，去修改n就能做到了，虽然这样做是在打破语法规则。

#include <stdio.h>
int main()
{const int n = 0;//n具备了常属性（不能被修改了），a在这还是变量，但在cpp中是常量printf("n = %d\n", n);int* p = &n;*p = 20;//*是解引用操作符(间接访问操作符)通过p存放的地址找到p指向的对象printf("n = %d\n", n);return 0;
}

输出结果：

我们可以看到这⾥⼀个确实修改了，但是我们还是要思考⼀下，为什么n要被const修饰呢？就是为了 不能被修改，如果p拿到n的地址就能修改n，这样就打破了const的限制，这是不合理的，所以应该让 p拿到n的地址也不能修改n，那接下来怎么做呢？

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。

nt * p;//没有const修饰？ 
int const * p;//const 放在*的左边做修饰 
int * const p;//const 放在*的右边做修饰 

我们看下⾯代码，来分析具体分析⼀下：

#include <stdio.h>
//代码1 - 测试⽆const修饰的情况 
void test1()
{int n = 10;int m = 20;int* p = &n;*p = 20;//ok?yesp = &m; //ok?yes
}
//代码2 - 测试const放在*的左边情况 
void test2(){int n = 10;int m = 20;const int* p = &n;//限制指针指向内容，不能通过指针来修改*p = 20;//ok?nop = &m; //ok?yes
}
//代码3 - 测试const放在*的右边情况 
void test3()
{int n = 10;int m = 20;int * const p = &n;//此时限制指针变量p本身,原本放的是n的地址，不能改成m的地址//但是可以通过指针改变指针指向对象的内容 也就是n的值*p = 20; //ok?yesp = &m; //ok?no
}
//代码4 - 测试*的左右两边都有const 
void test4()
{int n = 10;int m = 20;int const * const p = &n;*p = 20; //ok?nop = &m; //ok?no
}
int main()
{//测试⽆const修饰的情况 test1();//测试const放在*的左边情况 test2();//测试const放在*的右边情况 test3();//测试*的左右两边都有const test4();return 0;
}

结论：const修饰指针变量的时候

• const如果放在的左边,修饰的是指针指向的内容，保证指针指向的内容不能通过指针来改变。但是指针变量本⾝的内容可变。

• const如果放在的右边，修饰的是指针变量本⾝，保证了指针变量的内容不能修改，但是指针指向的内容，可以通过指针改变。

2.野指针

概念：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）

2.1 野指针成因

1.指针未初始化

#include <stdio.h>
int main()
{ int *p;//局部变量指针未初始化，默认为随机值 *p = 20;return 0;
}

2. 指针越界访问

#include <stdio.h>
int main()
{int arr[10] = {0};int *p = &arr[0];int i = 0;for(i = 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 *(p++) = i;}return 0;
}

3.指针指向的空间释放

#include <stdio.h>
int* test()
{int n = 100;return &n;
}
int main()
{int*p = test();printf("%d\n", *p);//n的地址放进了p,但是空间已经释放，p非法访问return 0;
}

2.2 如何规避野指针

2.2.1 指针初始化

如果明确知道指针指向哪⾥就直接赋值地址，如果不知道指针应该指向哪⾥，可以给指针赋值NULL. NULL 是C语⾔中定义的⼀个标识符常量，值是0，0也是地址，这个地址是⽆法使⽤的，读写该地址 会报错。

#ifdef __cplusplus#define NULL 0#else#define NULL ((void *)0)#endif

初始化如下：

#include <stdio.h>
int main()
{int num = 10;int*p1 = &num;int*p2 = NULL;return 0;
}

2.2.2 小心指针越界

⼀个程序向内存申请了哪些空间，通过指针也就只能访问哪些空间，不能超出范围访问，超出了就是 越界访问。

2.2.3 指针变量不再使⽤时，及时置NULL，指针使⽤之前检查有效性

当指针变量指向⼀块区域的时候，我们可以通过指针访问该区域，后期不再使⽤这个指针访问空间的时候，我们可以把该指针置为NULL。因为约定俗成的⼀个规则就是：只要是NULL指针就不去访问， 同时使⽤指针之前可以判断指针是否为NULL。

我们可以把野指针想象成野狗，野狗放任不管是⾮常危险的，所以我们可以找⼀棵树把野狗拴起来， 就相对安全了，给指针变量及时赋值为NULL，其实就类似把野狗栓起来，就是把野指针暂时管理起 来。

不过野狗即使拴起来我们也要绕着⾛，不能去挑逗野狗，有点危险；对于指针也是，在使⽤之前，我们也要判断是否为NULL，看看是不是被拴起来的野狗，如果是不能直接使⽤，如果不是我们再去使⽤。

int main()
{int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};int *p = &arr[0];int i = 0;for(i = 0; i < 10; i++){*(p++) = i;}//此时p已经越界了，可以把p置为NULL p = 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) //判断 {//...}return 0;
}

2.2.4 避免返回局部变量的地址

如造成野指针的第3个例⼦，不要返回局部变量的地址。

3.assert断⾔

assert.h 头⽂件定义了宏 assert() ，⽤于在运⾏时确保程序符合指定条件，如果不符合，就报 错终⽌运⾏。这个宏常常被称为“断⾔”。

assert(p != NULL);

上⾯代码在程序运⾏到这⼀⾏语句时，验证变量 p 是否等于 NULL 。如果确实不等于 NULL ，程序继续运⾏，否则就会终⽌运⾏，并且给出报错信息提⽰。

assert() 宏接受⼀个表达式作为参数。如果该表达式为真（返回值⾮零）， assert() 不会产⽣ 任何作⽤，程序继续运⾏。如果该表达式为假（返回值为零）， assert() 就会报错，在标准错误 流 stderr 中写⼊⼀条错误信息，显⽰没有通过的表达式，以及包含这个表达式的⽂件名和⾏号。

assert() 的使⽤对程序员是⾮常友好的，使⽤ assert() 有⼏个好处：它不仅能⾃动标识⽂件和 出问题的⾏号，还有⼀种⽆需更改代码就能开启或关闭 assert() 的机制。如果已经确认程序没有问 题，不需要再做断⾔，就在 #include 语句的前⾯，定义⼀个宏 NDEBUG 。

#define NDEBUG
#include <assert.h>

然后，重新编译程序，编译器就会禁⽤⽂件中所有的 assert() 语句。如果程序⼜出现问题，可以移 除这条 #define NDEBUG 指令（或者把它注释掉），再次编译，这样就重新启⽤了 assert() 语 句。

assert() 的缺点是，因为引⼊了额外的检查，增加了程序的运⾏时间。

⼀般我们可以在 Debug 中使⽤，在 Release 版本中选择禁⽤ assert 就⾏，在 VS 这样的集成开 发环境中，在 Release 版本中，直接就是优化掉了。这样在debug版本写有利于程序员排查问题， 在 Release 版本不影响⽤⼾使⽤时程序的效率。

4.指针的使用和传址调用

4.1 strlen的模拟实现

库函数strlen的功能是求字符串⻓度，统计的是字符串中 \0 之前的字符的个数。 函数原型如下：

size_t strlen ( const char * str );

参数str接收⼀个字符串的起始地址，然后开始统计字符串中 \0 之前的字符个数，最终返回⻓度。 如果要模拟实现只要从起始地址开始向后逐个字符的遍历，只要不是 \0 字符，计数器就+1，这样直 到 \0 就停⽌。 参考代码如下：

int my_strlen(const char * str)
{int count = 0;assert(str);//assert(str!=NULL)while(*str)// while(*str !='\0') char属于整型家族{count++;str++;}return count;
}
int main()
{int len = my_strlen("abcdef");printf("%d\n", len);return 0;
}

4.2 传值调⽤和传址调用

学习指针的⽬的是使⽤指针解决问题，那什么问题，⾮指针不可呢？

例如：写⼀个函数，交换两个整型变量的值⼀番思考后，我们可能写出这样的代码：

#include <stdio.h>
void Swap1(int x, int y)
{int tmp = x;x = y;y = tmp;
}
int main()
{int a = 0;int b = 0;scanf("%d %d", &a, &b);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);return 0;
}

当我们运⾏代码，结果如下：

我们发现其实没产⽣交换的效果，这是为什么呢？ 调试⼀下，试试呢？

我们发现在main函数内部，创建了a和b，a的地址是0x00cffdd0，b的地址是0x00cffdc4，在调⽤ Swap1函数时，将a和b传递给了Swap1函数，在Swap1函数内部创建了形参x和y接收a和b的值，但是 x的地址是0x00cffcec，y的地址是0x00cffcf0，x和y确实接收到了a和b的值，不过x的地址和a的地址不 ⼀样，y的地址和b的地址不⼀样，相当于x和y是独⽴的空间，那么在Swap1函数内部交换x和y的值， ⾃然不会影响a和b，当Swap1函数调⽤结束后回到main函数，a和b的没法交换。Swap1函数在使⽤ 的时候，是把变量本⾝直接传递给了函数，这种调⽤函数的⽅式我们之前在函数的时候就知道了，这 种叫传值调⽤。

**结论：**实参传递给形参的时候，形参会单独创建⼀份临时空间来接收实参，对形参的修改不影响实 参。 所以Swap1是失败的了。

那怎么办呢？ 我们现在要解决的就是当调⽤Swap函数的时候，Swap函数内部操作的就是main函数中的a和b，直接 将a和b的值交换了。那么就可以使⽤指针了，在main函数中将a和b的地址传递给Swap函数，Swap 函数⾥边通过地址间接的操作main函数中的a和b，并达到交换的效果就好了。

#include <stdio.h>
void Swap2(int*px, int*py)
{int tmp = 0;tmp = *px;*px = *py;*py = tmp;
}
int main()
{int a = 0;int b = 0;scanf("%d %d", &a, &b);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);return 0;
}

我们可以看到实现成Swap2的⽅式，顺利完成了任务，这⾥调⽤Swap2函数的时候是将变量的地址传 递给了函数，这种函数调⽤⽅式叫：传址调⽤。