【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。

#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
 printf("%d\n",n);

 return 0;
}

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。

#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;
}

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。

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：

代码1：

#include <stdio.h>
//代码1 - 测试⽆const修饰的情况
int main()
{
	int n = 10;
	int m = 20;
	int* p = &n;
	*p = 20;//ok?
	printf("n = %d\n", n);
	p = &m; //ok?
	*p = 30;
	printf("m = %d\n", m);

	return 0;
}

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：

#include <stdio.h>
//代码2 - 测试const放在*的左边情况
int main()
{
	int n = 10;
	int m = 20;
	const int* p = &n;
	*p = 20;//ok?
	p = &m; //ok?

	return 0;
}

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：

#include <stdio.h>
//代码3 - 测试const放在*的右边情况
int main()
{
	int n = 10;
	int m = 20;
	int* const p = &n;
	*p = 20; //ok?
	p = &m; //ok?

	return 0;
}

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：

#include <stdio.h>
//代码4 - 测试*的左右两边都有const
int main()
{
	int n = 10;
	int m = 20;
	int const* const p = &n;
	*p = 20; //ok?
	p = &m; //ok?

	return 0;
}

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};

#include <stdio.h>
 //指针+- 整数
 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;
 }

运行结果：

2.2 指针-指针

//指针-指针
#include <stdio.h>
int my_strlen(char* s)//这里char* s是用来接收arr数组的首地址&arr[0]
{
	char* p = s;
	while (*p != '\0')
		p++;
	return p - s;
}
int main()
{
	char arr[10] = "abcdef";
	int len = my_strlen(arr);
	printf("%d\n", len);

	return 0;
}

运行结果：

通过上述代码，我们可以知道指针-指针的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：

#include <stdio.h>

int main()
{
	char arr[10] = "abcdef";
	char* p1 = &arr[0];
	char* p2 = &arr[3];
	int num = p2 - p1;
	printf("%d\n", num);

	return 0;
}

运行结果：

2.3 指针的关系运算

//指针的关系运算
#include <stdio.h>
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;
}

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

#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;
}

3.1.2. 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;
}

3.1.3. 指针指向的空间释放

#include <stdio.h>
int test()
{
	int n = 100;
	return &n;
}
//出了函数，n的地址就销毁了
int main()
{
	int* p = test();//能得到原先的n地址，但可能不是原来 n = 100的值
	printf("%d\n", *p);

	return 0;
}

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。

#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 = &num;
 int*p2 = NULL;
 
 return 0;
}

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。

int main()
{
 int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
 int* p = &arr[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;
}

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。

#include <stdio.h>
#include <assert.h>

int main()
{
	int a = 10;
	int* p = NULL;
	assert(p != NULL);//不满足条件，程序不往下执行
	p = &a;
	*p = 20;
	printf("%d\n", a);

	return 0;
}

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 <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。

#define NDEBUG

#include <stdio.h>
#include <assert.h>

int main()
{
	int a = 10;
	int* p = NULL;
	assert(p != NULL);//不满足条件，程序不往下执行
	p = &a;
	*p = 20;
	printf("%d\n", a);

	return 0;
}

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：

#define NDEBUG
#include <stdio.h>
#include <assert.h>

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;
}

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：

#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;
}

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：

#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;
}

运行结果：