• 【C语言】指针详细解读2


    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。
    1. #include
    2. int main()
    3. {
    4. int m = 0;
    5. m = 20;//m是可以修改的
    6. const int n = 0;
    7. n = 20;//n是不能被修改的
    8. printf("%d\n",n);
    9. return 0;
    10. }

    编译结果:

    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。
    1. #include
    2. int main()
    3. {
    4. const int n = 0;
    5. printf("n = %d\n", n);
    6. int*p = &n;
    7. *p = 20;
    8. printf("n = %d\n", n);
    9. return 0;
    10. }

    运行结果:

    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?

    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. int * p;//没有const修饰
    2. int const * p;//const 放在*的左边做修饰
    3. 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:
    代码1:
    1. #include
    2. //代码1 - 测试⽆const修饰的情况
    3. int main()
    4. {
    5. int n = 10;
    6. int m = 20;
    7. int* p = &n;
    8. *p = 20;//ok?
    9. printf("n = %d\n", n);
    10. p = &m; //ok?
    11. *p = 30;
    12. printf("m = %d\n", m);
    13. return 0;
    14. }

    运行结果:

    我们可以很清楚观察到,无const修饰的变量,可以正常修改它的值。
    代码2:
    1. #include
    2. //代码2 - 测试const放在*的左边情况
    3. int main()
    4. {
    5. int n = 10;
    6. int m = 20;
    7. const int* p = &n;
    8. *p = 20;//ok?
    9. p = &m; //ok?
    10. return 0;
    11. }
    调试结果:
    我们可以很清楚观察到,const修饰的*p,是无法修改*p的值,但是没有被const修饰的p,是可以正常修改的。
    代码3:
    1. #include
    2. //代码3 - 测试const放在*的右边情况
    3. int main()
    4. {
    5. int n = 10;
    6. int m = 20;
    7. int* const p = &n;
    8. *p = 20; //ok?
    9. p = &m; //ok?
    10. return 0;
    11. }

    调试结果:

    我们可以很清楚观察到,const修饰的p,是无法修改p的值,但是没有被const修饰的*p,是可以正常修改的。
    代码4:
    1. #include
    2. //代码4 - 测试*的左右两边都有const
    3. int main()
    4. {
    5. int n = 10;
    6. int m = 20;
    7. int const* const p = &n;
    8. *p = 20; //ok?
    9. p = &m; //ok?
    10. return 0;
    11. }

    调试结果:

    我们可以很清楚观察到,const修饰的*p和p,都是无法修改它们的值。
    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. 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

    2.1 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};

    1. #include
    2. //指针+- 整数
    3. int main()
    4. {
    5. int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
    6. int* p = &arr[0];
    7. int i = 0;
    8. int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
    9. for (i = 0; i < sz; i++)
    10. {
    11. printf("%d ", *(p + i));//p+i 这⾥就是指针+整数
    12. }
    13. return 0;
    14. }

    运行结果:

    2.2 指针-指针

    1. //指针-指针
    2. #include
    3. int my_strlen(char* s)//这里char* s是用来接收arr数组的首地址&arr[0]
    4. {
    5. char* p = s;
    6. while (*p != '\0')
    7. p++;
    8. return p - s;
    9. }
    10. int main()
    11. {
    12. char arr[10] = "abcdef";
    13. int len = my_strlen(arr);
    14. printf("%d\n", len);
    15. return 0;
    16. }

    运行结果:

    通过上述代码,我们可以知道指针-指针计算可以计算出俩指针之间的元素个数。通过这种方式我们就可以计算出整个数组中的元素个数。

    再比如我们写一个简单点的代码:

    1. #include
    2. int main()
    3. {
    4. char arr[10] = "abcdef";
    5. char* p1 = &arr[0];
    6. char* p2 = &arr[3];
    7. int num = p2 - p1;
    8. printf("%d\n", num);
    9. return 0;
    10. }

    运行结果:

    2.3 指针的关系运算

    1. //指针的关系运算
    2. #include
    3. int main()
    4. {
    5. int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
    6. int *p = &arr[0];
    7. int sz = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);
    8. while(p//指针的⼤⼩⽐较
    9. {
    10. printf("%d ", *p);
    11. p++;
    12. }
    13. return 0;
    14. }

    运行结果:

    3. 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)

    3.1 野指针成因

    3.1.1 指针未初始化

    1. #include
    2. int main()
    3. {
    4. int *p;//局部变量指针未初始化,默认为随机值
    5. *p = 20;
    6. return 0;
    7. }

    3.1.2. 指针越界访问

    1. #include
    2. int main()
    3. {
    4. int arr[10] = {0};
    5. int *p = &arr[0];
    6. int i = 0;
    7. for(i=0; i<=11; i++)
    8. {
    9. //当指针指向的范围超出数组arr的范围时,p就是野指针
    10. *(p++) = i;
    11. }
    12. return 0;
    13. }

    3.1.3. 指针指向的空间释放

    1. #include
    2. int test()
    3. {
    4. int n = 100;
    5. return &n;
    6. }
    7. //出了函数,n的地址就销毁了
    8. int main()
    9. {
    10. int* p = test();//能得到原先的n地址,但可能不是原来 n = 100的值
    11. printf("%d\n", *p);
    12. return 0;
    13. }

    3.2 如何规避野指针

    3.2.1 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。
    1. #ifdef __cplusplus
    2. #define NULL 0
    3. #else
    4. #define NULL ((void *)0)
    5. #endif
    初始化如下:
    1. #include
    2. int main()
    3. {
    4. int num = 10;
    5. int*p1 = #
    6. int*p2 = NULL;
    7. return 0;
    8. }

    3.2.2 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。

    3.2.3 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。
    1. int main()
    2. {
    3. int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
    4. int* p = &arr[0];
    5. for(i=0; i<10; i++)
    6. {
    7. *(p++) = i;
    8. }
    9. //此时p已经越界了,可以把p置为NULL
    10. p = NULL;
    11. //下次使⽤的时候,判断p不为NULL的时候再使⽤
    12. //...
    13. p = &arr[0];//重新让p获得地址
    14. if(p != NULL) //判断
    15. {
    16. //...
    17. }
    18. return 0;
    19. }

    3.2.4 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。

    4. 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。
    1. #include
    2. #include
    3. int main()
    4. {
    5. int a = 10;
    6. int* p = NULL;
    7. assert(p != NULL);//不满足条件,程序不往下执行
    8. p = &a;
    9. *p = 20;
    10. printf("%d\n", a);
    11. return 0;
    12. }

    运行结果:

    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
    1. #define NDEBUG
    2. #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。
    1. #define NDEBUG
    2. #include
    3. #include
    4. int main()
    5. {
    6. int a = 10;
    7. int* p = NULL;
    8. assert(p != NULL);//不满足条件,程序不往下执行
    9. p = &a;
    10. *p = 20;
    11. printf("%d\n", a);
    12. return 0;
    13. }

    运行结果:

    但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。

    5. 指针的使用和传址调用

    5.1 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。
    代码:
    1. #define NDEBUG
    2. #include
    3. #include
    4. int my_strlen(const char * str)
    5. {
    6. int count = 0;
    7. assert(str);
    8. while(*str)
    9. {
    10. count++;
    11. str++;
    12. }
    13. return count;
    14. }
    15. int main()
    16. {
    17. int len = my_strlen("abcdef");
    18. printf("%d\n", len);
    19. return 0;
    20. }

    运行结果:

    5.2 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。
    代码:
    1. #include
    2. void Swap1(int x, int y)
    3. {
    4. int tmp = x;
    5. x = y;
    6. y = tmp;
    7. }
    8. int main()
    9. {
    10. int a = 0;
    11. int b = 0;
    12. scanf("%d %d", &a, &b);
    13. printf("交换前:a=%d b=%d\n", a, b);
    14. Swap1(a, b);
    15. printf("交换后:a=%d b=%d\n", a, b);
    16. return 0;
    17. }

    运行结果:

    我们发现其实没产⽣交换的效果,这是为什么呢?
    我们可以调试试一试。

    我们发现在main函数内部,创建了a和b,a的地址是0x00f9fbb8,b的地址是0x00f9fbac,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0x00f9fad4,y的地址是0x00f9fad8,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Swap是失败的了。
    那要怎么办呢?
    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。
    代码:
    1. #include
    2. void Swap2(int* px, int* py)
    3. {
    4. int tmp = 0;
    5. tmp = *px;
    6. *px = *py;
    7. *py = tmp;
    8. }
    9. int main()
    10. {
    11. int a = 0;
    12. int b = 0;
    13. scanf("%d %d", &a, &b);
    14. printf("交换前:a=%d b=%d\n", a, b);
    15. Swap2(&a, &b);
    16. printf("交换后:a=%d b=%d\n", a, b);
    17. return 0;
    18. }
    运行结果:
    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
    结论:
    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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  • 原文地址:https://blog.csdn.net/qq_50907107/article/details/136303366