【C语言】--指针超详解(二)

目录

一.const修饰指针

1.1--const修饰变量

1.2--const修饰指针变量

二.野指针

2.1--野指针成因

2.1.1--指针未初始化

2.1.2--指针越界访问

[2.1.3-- 指针指向的空间释放](#2.1.3-- 指针指向的空间释放)

2.2--如何规避野指针

2.2.1--指针初始化

2.2.2--小心指针越界

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

2.2.4--避免返回局部变量的地址

三.assert断言

四.指针的使用和传址调用

4.1--strlen的模拟实现优化

4.2--传值调用和传址调用


前言:继上篇文章后这篇文章将继续为大家分享指针的相关知识,本篇主要是const修饰指针,野指针,assert断言,指针的使用和传址调用等知识点。

往期回顾:

【C语言】--指针超详解(一)


一.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,通过指针变量可以修改这个变量。但是我们如果想要给一个变量加上一些限制,那就用const修饰,这样就不能修改了。

cpp 复制代码
#include<stdio.h>

int main()
{
	const int n = 0;
	n = 20;//err,n被const修饰后不能被修改
	return 0;
}

在C语言中这里的n本质上还是变量,只是在语法层面上限制了n的修改,n是常变量

但是我们如果绕过n,使用n的地址,虽然打破了语法规则,不过就可以修改n了 ,如下:

cpp 复制代码
#include<stdio.h>

int main()
{
	const int n = 0;
	int* p = &n;
	*p = 20;
	return 0;
}

这样是不合理的,那该如何限制这种方法呢,我们可以使用const来修饰指针变量做到这一点。

1.2--const修饰指针变量

--const修饰指针变量,可以放在*的右边和左边,意义不同。

  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

我们直接通过代码来具体分析一下

cpp 复制代码
#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?-ok
	p = &m; //ok?-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?-no
p = &m; //ok?-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?-ok
	p = &m; //ok?-no
}

//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?-no
	p = &m; //ok?-no
}

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修饰指针变量时

  • 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。

二.野指针

--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),直白的来说就是指针指向的空间是不属于当前程序的。

2.1--野指针成因

--这里将为大家介绍几个常见的野指针形成的原因

2.1.1--指针未初始化

cpp 复制代码
#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;
}

2.1.2--指针越界访问

cpp 复制代码
#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;
}

2.1.3-- 指针指向的空间释放

cpp 复制代码
#include <stdio.h>
int* test()
{
	int n = 100;
	return &n;
}
int main()
{
	int* p = test();
	printf("%d\n", *p);
	return 0;
}

返回n的地址,在函数调用结束后,函数栈帧销毁,再回到这个地址的话里面可能是n,也可能是别的,比如我又多加了个函数,那么在调用它的时候,可能会把原来n的地址给覆盖掉,那打印出来就不会是n的值了。

2.2--如何规避野指针

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。
如下:

cpp 复制代码
#include <stdio.h>
int main()
{
	int num = 10;
	int* p1 = &num;
	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。

理解方法: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。

cpp 复制代码
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 < 5; i++)
	{
		*p = 5;
		p++;
	}
	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
	{
		printf("p是空指针\n");
	}
	else
	{
		//......
	}
	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。


三.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"。

cpp 复制代码
#include<assert.h>
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 ()的优点:

  • 能⾃动标识⽂件和出问题的行号
  • 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 。

assert ()的缺点:

  • 因为引入了额外检查,增加了程序的运行时间
cpp 复制代码
#define NDEBUG
#include <assert.h>

有了#define NDEBUG这个声明后就会禁用掉程序中所有的assert断言了,如果后续又需要使用的话,直接把这条语句注释了就可以了。

一般我们都会在debug版本中使用,在release版本中会直接优化掉的,assert不会影响用户使用程序的效率


四.指针的使用和传址调用

4.1--strlen的模拟实现优化

--之前我们就用指针实现了strlen函数的作用,经过本章学习后,我们对此进行一个优化

cpp 复制代码
int my_strlen(const char* str)//优化点1
{
	int count = 0;
	assert(str!=NULL);//优化点2
	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

--那么使用指针可以解决那些问题呢?

我们来看看一个例题--写一个函数,交换两个整型变量的值:

先来看看不用指针写出来的对不对吧~

cpp 复制代码
#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;
}

当我们运行上述代码后会发现并没有产生交换效果,这是为什么呢?大家可以先自己调试找找问题

--因为形参x和y与实参a和b的地址不一样,所以操作x和y不会影响a和b,故swap1函数内就算交换了,回到main函数后也不会对a和b产生影响。swap1在调用的时候,是把变量本身直接传递给了函数,这种调用函数的方法我们在之前就知道了,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。

那我们该咋办呢?--我们可以使用传址调用(调用函数时,将变量的地址传递给函数),在main函数中直接将a和b的地址传递给swap函数,swap里面就可以直接通过地址操作main函数中的a和b,达到交换效果。

cpp 复制代码
#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;
}

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。


结语:本篇文章就到此结束了,指针的学习内容还有很多,会在后续的篇章中继续给大家分享,感谢大家的关注和支持。

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