深入理解指针(2)
4. const 修饰指针
4.1 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。
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。
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?
4.2 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;//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?
p = &m; //ok?
}
//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;
*p = 20;//ok?
p = &m; //ok?
}
//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;
*p = 20; //ok?
p = &m; //ok?
}
//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?
p = &m; //ok?
}
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。
5. 指针运算
指针的基本运算有三种,分别是:
• 指针+- 整数
• 指针-指针
• 指针的关系运算
5.1 指针+- 整数
因为数组在内存中是连续存放的,只要知道第⼀个元素的地址,顺藤摸瓜就能找到后⾯的所有元素。
int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
数组元素和下标
5.2 指针-指针
5.3 指针的关系运算
6. 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)
6.1 野指针成因
1. 指针未初始化
2. 指针越界访问
3. 指针指向的空间释放
6.2 如何规避野指针
6.2.1 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:
6.2.2 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。
6.2.3 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起来的野狗,如果是不能直接使⽤,如果不是我们再去使⽤。
6.2.4 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。
7. 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
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 版本不影响⽤户使⽤时程序的效率。
8. 指针的使用和传址调用
8.1 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,最终返回长度。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:
8.2 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:
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。
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。
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。
传址调用,可以让函数和主调函数之间建立真正的联系,在函数内部可以修改主调函数中的变量;所以未来函数中只是需要主调函数中的变量值来实现计算,就可以采⽤传值调用。如果函数内部要修改 主调函数中的变量的值,就需要传址调用。
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