C语言——指针(二)

        我们今天将从上一篇的基础上继续来学习指针(序号也是连续的)

4. const修饰指针

       4.1 const修饰普通变量

        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。
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进行修改,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。
int main()
{
	const int n = 0;
	printf("n = %d\n", n);
	int* p = &n;
	*p = 20;
	printf("n = %d\n", n);
	return 0;
}

运行结果:

C语言——指针(二)_第1张图片

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。

(1)无const修饰情况

int main()
{
	int a = 10;
	int n = 6;
	int* pa = &a;
	*pa = 20;//ok
	pa = &n;//ok
	return 0;
}

(2)const加在*左侧

int main()
{
	int a = 10;
	int n = 6;
	const int* pa = &a;
	*pa = 20;//err
	pa = &n;//ok
	return 0;
}

(3)const加在*右侧

int main()
{
	int a = 10;
	int n = 6;
	int* const pa = &a;
	*pa = 20;//ok
	pa = &n;//err
	return 0;
}

(4)const 加在*左右两侧

int main()
{
	int a = 10;
	int n = 6;
	const int* const pa = &a;
	*pa = 20;//err
	pa = &n;//err
	return 0;
}
结论:const修饰指针变量的时候:
        const放在*的左侧,指针变量所指向的内容不可以通过指针来修改,但是指针变量本身是可以修改的。
        const放在*的右侧,指针变量本身的值是不能修改的,但是指针变量指向的内容是可以通过指针修改的。
        const放在*两侧,指针变量本身的值是不能被修改的。而且指针变量指向的内容也不能通过指针修改。

5.指针运算

        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 main()
{
	int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
	int* p = &arr[0];
	int i = 0;
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	for (i = 0; i < sz; i++)
	{
		printf("%d ", *(p + i));//p+i 这⾥就是指针+整数
	}
	return 0;
}

p是一个整型指针,所以加1就跳过一个整型,加2跳过两个整型,以此类推,就能找到数组的所有元素

        5.2 指针-指针

int my_strlen(char* s)
{
	char* p = s;
	while (*p != '\0')
		p++;
	return p - s;
}
int main()
{
	printf("%d\n", my_strlen("abc"));
	return 0;
}

指针-指针计算的是指针与指针之间的元素个数,但这两个指针必须指向同一块内存空间,上述代码,传参传的是首元素地址。也就是a的地址,s接收a的地址,又定义了p变量也指向这块内存空间,让p指针找'\0',找到'\0'处p指针停下来,返回p-s,也就是三个字符,最后的结果就是3,

注:如果返回的是s-p,那结果就是-3

        5.3 指针的关系运算

int main()
{
	int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
	int* p = &arr[0];
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	while (p < arr + sz) //指针的⼤⼩⽐较
	{
		printf("%d ", *p);
		p++;
	}
	return 0;
}

这里用到了数组的一个特性,随着下标的增长,地址是由低到高变化的,而arr+sz跳到了数组后面,所以用p可以找到每一个元素

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

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

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

int* test()
{
	int n = 100;
	return &n;
}

int main()
{
	int* p = test();
	printf("%d\n", *p);
	return 0;
}

6.2 如何规避野指针

1.初始化指针

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。
int main()
{
	int num = 0;
	int* p1 = #
	int* p2 = NULL;
	return 0;
}

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。

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。
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;
}

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
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。

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