目录:
- const修饰指针
- 野指针
- assert断言
- 指针的使用和传址调用
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 ;printf ( "n = %d\n" , n);int * p = &n;*p = 20 ;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。
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 constvoid 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 consttest4();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 野指针的成因
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);return 0 ;}
2.2 如何规避二级指针
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 = #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 NULLp = 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 <assert.h> 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);while (*str){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 ;}
首先来看看输出结果:
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。
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。