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

//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。