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深入了解指针（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，通过指针变量也可以修改这个变量。

针对上面的情况，当我们希望一个变量加上一些限制来让变量不能够被修改，我们就要用到const

#include<stdio.h>intmain(){intm=0;m=20;//m是可以修改的constintn=0;n=20;//n是不能被修改的return0;}

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进行修改，就不符合语法规则，就报错，致使没法直接修改n。

但是当我们绕过n，通过n的地址来修改就能对n进行修改，如下：

#include<stdio.h>intmain(){constintn=0;printf("n = %d\n",n);int*p=&n;*p=20;printf("n = %d\n",n);return0;}

输出结果：

通过运行可以看到n确实被修改了，但还是要思考⼀下，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？接下里1.2的知识点就是针对这个问题。

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，两种情况的用途不一样。

int * p;没有const修饰
int const * pconst 放在*的左边做修饰
int * const pconst 放在*的右边做修饰

接下来通过实操来具体分析一下两种情况的不同用途：

#include<stdio.h>//代码1 - 测试⽆const修饰的情况voidtest1(){intn=10;intm=20;int*p=&n;*p=20;p=&m;}//代码2 - 测试const放在*的左边情况voidtest2(){intn=10;intm=20;constint*p=&n;*p=20;p=&m;}//代码3 - 测试const放在*的右边情况voidtest3(){intn=10;intm=20;int*constp=&n;*p=20;p=&m;}//代码4 - 测试*的左右两边都有constvoidtest4(){intn=10;intm=20;intconst*constp=&n;*p=20;p=&m;}intmain(){//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();return0;}

通过测试，可以得出结论：

• 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 野指针成因

1. 指针未初始化

#include<stdio.h>intmain(){int*p;//局部变量指针未初始化，默认为随机值*p=20;return0;}

2. 指针越界访问

#include<stdio.h>intmain(){intarr[10]={0};int*p=&arr[0];inti=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;}return0;}

3. 指针指向的空间释放

#include<stdio.h>int*test(){intn=100;return&n;}intmain(){int*p=test();//当test函数结束后，n内存空间的使用权限被收回printf("%d\n",*p);return0;}

2.2 如何规避野指针

2.2.1 对指针进行初始化

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>intmain(){intnum=10;int*p1=&num;int*p2=NULL;return0;}

2.2.2 关注指针是否越界

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，可以通过指针访问该区域，后期不再使⽤这个指针访问的空间的时候，就可以把该指针置为NULL。有一个约定俗成的规则：只要是NULL指针就不去访问，同时使用指针之前可以先判断指针是否为NULL。

有个形象的比喻：可以把野指针想象成野狗，野狗放任不管是非常危险的，所以需要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的野狗，如果是不能直接使⽤，如果不是我们再去使用。

#include<stdio.h>intmain(){intarr[10]={1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};int*p=&arr[0];inti=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{//...}return0;}

2.2.4 避免返回局部变量的地址

如造成野指针的第三个例子，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：它不仅能自动表示文件和出现问题的行号，，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，定一一个宏NDEBUG。

#defineNDEBUG#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），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。

4. 指针的使用和传址调用

4.1 strlen的模拟实现

库函数strlen的功能是求字符串长度，统计的是字符串中\0之前的字符的个数，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：

intmy_strlen(constchar*str){intcount=0;assert(str);while(*str){count++;str++;}returncount;}intmain(){intlen=my_strlen("abcdef");printf("%d\n",len);return0;}

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

#include<stdio.h>voidSwap1(intx,inty){inttmp=x;x=y;y=tmp;}intmain(){inta=0;intb=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",a,b);return0;}

当我们运行代码，结果如下：

通过上图能发现其实没产生交换的效果，这是为什么呢？
我们可以通过调试找原因：

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

遇到这种情况该怎么结局呢？
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>voidSwap2(int*px,int*py){inttmp=0;tmp=*px;*px=*py;*py=tmp;}intmain(){inta=0;intb=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);return0;}

观察上面程序的输出结果：

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。