目錄1. const修飾指針變量1. const修飾變量2. const修飾指針變量2. 野指針1. 野指針成因2. 如何規(guī)避野指針3. assert斷言4. 指針的使用和傳址調(diào)用1. strlen的模擬實(shí)現(xiàn)2. 傳值調(diào)用和傳址調(diào)用前言本文主要講解C語(yǔ)言中指針相關(guān)的進(jìn)階知識(shí)包括const修飾指針變量、野指針的成因與規(guī)避、assert斷言的用法以及傳值調(diào)用與傳址調(diào)用的區(qū)別。通過本文的學(xué)習(xí)你將能更安全、規(guī)范地使用指針。1.const修飾指針變量1.const修飾變量首先我先去創(chuàng)建一個(gè)變量a并修改它最后輸出a現(xiàn)在我不想讓這個(gè)a被修改那么就要使用一種方式去限制它的修改這時(shí)候我學(xué)習(xí)到了const可以去發(fā)揮這種作用先介紹const的基本概念const表示常屬性的意思就是不能被改變的意思限制變量的修改知道它的作用之后我就要去使用它了改進(jìn)代碼如下此時(shí)系統(tǒng)爆出了警告表示我已經(jīng)限制了a的修改在這里a本質(zhì)上還是變量只是在語(yǔ)法層面上限制了a的修改這里a被稱為常變量是最合適的。拓展在之后要學(xué)的C里const修飾的就不是變量直接就是常量了。但是現(xiàn)在又換了另一種思路說我不直接修改你的a我通過指針變量得到a的地址再通過地址去找到那塊空間去修改那塊空間的存放的數(shù)據(jù)這個(gè)方法好像有點(diǎn)道理我嘗試去改進(jìn)代碼運(yùn)行一下發(fā)現(xiàn)修改成功了這就有點(diǎn)像這么一個(gè)例子如下圖我有一間房子我每次回家都要從門進(jìn)去每次出門都要鎖門但是有一天我忘帶鑰匙了此時(shí)門打不開那我為了進(jìn)入家里我被迫翻越窗戶進(jìn)到家中才達(dá)到我回家的目的這個(gè)場(chǎng)景是不是有點(diǎn)像上面的情況了。但是我最初的目的是想要a不被修改而上面是拿到地址才能去修改a的如何讓p拿到a的地址也不能成功去修改a呢這就引出了我接下來要講的知識(shí)繼續(xù)往下看2.const修飾指針變量我的解決辦法就是用const修飾指針變量限制指針變量p指向的對(duì)象a被修改但是在實(shí)現(xiàn)這個(gè)代碼之前還是得先來講一下這個(gè)const修飾指針變量的基本用法及意義吧。const修飾指針變量一般可以放在星號(hào)的左邊也可以放在星號(hào)的右邊如下那么const的位置不同表達(dá)的含義又有什么不同呢首先說明一下pa和pa的區(qū)別如下圖**const在星號(hào)的左邊限制的是p也就是p指向的對(duì)象不能被修改但是指針變量p的指向可以被修改**const在星號(hào)的右邊限制的是p也就是指針變量p的指向不能被修改但是p指向的對(duì)象可以被修改這時(shí)候我又要舉個(gè)例子幫助大家理解記憶了吃涼皮的例子首先創(chuàng)建2個(gè)變量名為男孩a和男孩b分別有10塊和100塊再創(chuàng)建一個(gè)指針變量p名為女孩p,取地址a賦給p,說明男孩a和女孩p是男女朋友當(dāng)有一天女孩想吃涼皮了她想要男孩請(qǐng)他吃涼皮但是男孩不想要花錢所以在星號(hào)的左邊加上const限制他兜里的10塊被修改此時(shí)女孩說你不請(qǐng)我吃涼皮但是我有權(quán)利換男朋友啊男孩a明顯慌了他告訴女孩“我可以請(qǐng)你吃涼皮但是你不能換男朋友此時(shí)在星號(hào)的右邊加上了const限制女孩不能換男朋友他兜里的10塊可以被修改這個(gè)故事很好的說明了const在星號(hào)的不同位置上所起到的作用提醒一嘴如果既不愿意給你花錢也不愿意讓你換男朋友你大抵是遇上渣男了。2.野指針學(xué)習(xí)完const,接下來我們要去講一類指針叫做野指針。先來了解一下它的概念吧概念野指針就是指針指向的位置是不可知的隨機(jī)的、不正確的、沒有明確限制的說白了就是指針指向的空間不屬于當(dāng)前的程序。1.野指針成因1.指針未初始化原因指針變量pa未初始化時(shí)pa屬于局部變量局部變量不初始化它里邊存放的是1個(gè)隨機(jī)值指針變量pa沒有明確指向的是內(nèi)存的哪一塊空間。2.指針的越界訪問原因p存放首元素的地址我們故意讓它循環(huán)11次p在前10次循環(huán)時(shí)p都是一個(gè)合法的指針但當(dāng)加到10時(shí)p10所指向的空間已經(jīng)不屬于當(dāng)前程序向內(nèi)存申請(qǐng)的空間了此時(shí)指針變成了野指針。3.指針指向的空間釋放原因雖然說test函數(shù)返回讓p接受到了n的地址但是函數(shù)的調(diào)用結(jié)束了局部變量n已經(jīng)被銷毀了。n已經(jīng)把那塊空間還回去了然后你想要通過接受到的n的地址去找到np所指向的那塊內(nèi)存空間已經(jīng)不屬于當(dāng)前程序了即使你找到了那塊地址也只能獲得1個(gè)隨機(jī)值。2.如何規(guī)避野指針1.指針初始化情況一明確知道指針變量要初始化為什么值。inta10;int*paa;情況二不知道指針變量應(yīng)該給什么值可以給指針賦值為NULLint*pNULL;關(guān)于NULL的解釋NULL表示空指針的意思空指針就是沒有指向任何有效的空間暫時(shí)不要使用它。NULL 作為C語(yǔ)言中定義的一個(gè)標(biāo)識(shí)符常量值是00也是地址這個(gè)地址是無法使用的讀寫該地址會(huì)報(bào)錯(cuò)。舉個(gè)形象的例子大家就明白了將野指針看作是一條野狗野狗沒拴繩很危險(xiǎn)此時(shí)NULL相當(dāng)于一條狗繩將野狗暫時(shí)拴起來也就是指針變量防止變成野指針。2.小心指針越界當(dāng)前程序向內(nèi)存申請(qǐng)了哪些空間只能允許指針訪問哪些空間不能超出范圍訪問不屬于你的空間不訪問只訪問自己的空間。3.指針變量不再使用時(shí)及時(shí)置為NULL指針使用之前檢查有效性如下圖4.避免返回局部變量的地址返回棧空間的地址不返回局部變量的地址就可以了與返回局部變量的區(qū)別函數(shù)返回局部變量時(shí)將局部變量的數(shù)據(jù)暫時(shí)存放在寄存器內(nèi)函數(shù)調(diào)用結(jié)束局部變量被銷毀主函數(shù)內(nèi)的變量通過關(guān)聯(lián)寄存器得到局部變量的數(shù)據(jù)。3.assert斷言我們前面不是通過if條件去判斷指針變量是否為空指針嗎而在這里其實(shí)還有1種更好的方法去判斷就是assert斷言。assert.h頭文件定義了宏assert(),用于在運(yùn)行時(shí)確保程序符合指定條件如果不符合就報(bào)錯(cuò)終止運(yùn)行。這個(gè)宏常常被稱為**“斷言”**。assert()宏在括號(hào)里可以接受一個(gè)你想判斷的表達(dá)式作為參數(shù)若表達(dá)式為真即返回值為非0assert不會(huì)產(chǎn)生任何作用程序繼續(xù)運(yùn)行若表達(dá)式為假即返回值為0assert發(fā)生報(bào)錯(cuò)控制臺(tái)會(huì)顯示一條錯(cuò)誤的信息包含沒有通過的表達(dá)式以及包含這個(gè)表達(dá)式的文件名和行號(hào)如下圖所示當(dāng)然使用assert()也要包含對(duì)應(yīng)的頭文件#include assert.h如果使用assert()后確認(rèn)程序沒有問題我們可以把它給關(guān)掉如果不關(guān)掉程序始終會(huì)默認(rèn)執(zhí)行assert()這條語(yǔ)句增加程序運(yùn)行的時(shí)間我們?cè)陬^文件前面定義一個(gè)宏NDEBUG,就可以關(guān)掉斷言如果下次還想使用直接將#define NDEBUG注釋或移除還有一點(diǎn)要注意的就是在VS這樣的集成開發(fā)環(huán)境下我們可以在Debug中使用在Release版本直接就是把a(bǔ)ssert()優(yōu)化掉了就是不起作用了。4.指針的使用和傳址調(diào)用1.strlen的模擬實(shí)現(xiàn)在上節(jié)課我們已經(jīng)對(duì)strlen函數(shù)通過一個(gè)函數(shù)實(shí)現(xiàn)了功能的模擬今天我們?cè)谥匦碌厝ナ崂硪幌庐?dāng)我們學(xué)過const和assert斷言后我們可以把代碼去變得更加安全一些2.傳值調(diào)用和傳址調(diào)用學(xué)習(xí)指針的目的是為了用指針解決問題那么有什么問題非指針不可呢例如寫一個(gè)函數(shù)交換2個(gè)整型變量的值你的第一反應(yīng)可能會(huì)想創(chuàng)建一個(gè)臨時(shí)變量去幫助這2個(gè)整型變量的交換我們根據(jù)這個(gè)思路寫出下面的代碼運(yùn)行結(jié)果我們發(fā)現(xiàn)a和b的值未發(fā)生交換這是為什么呢我們不妨調(diào)試一下調(diào)試過程中我們可以看到當(dāng)函數(shù)將實(shí)參a、b傳遞給形參時(shí)形參x、y單獨(dú)向內(nèi)存申請(qǐng)了空間這也導(dǎo)致了它們內(nèi)存空間不一樣在交換過程中形參的改變對(duì)實(shí)參沒有影響交換x、y不影響a、b的值自然就達(dá)不到我們想要的結(jié)果了。這種方式叫做**“傳值調(diào)用”**。結(jié)論實(shí)參傳遞給形參的時(shí)候形參會(huì)單獨(dú)創(chuàng)建一份臨時(shí)空間來接收實(shí)參對(duì)形參的修改不影響實(shí)參。所以Swap1是失敗的了。那么怎么樣將實(shí)參和形參的改變聯(lián)系起來呢我們想讓函數(shù)內(nèi)部操作的參數(shù)就是主函數(shù)中的參數(shù)那這時(shí)候我們就要用到指針了通過main函數(shù)對(duì)swap函數(shù)的調(diào)用將a、b的地址傳遞給swap函數(shù)swap函數(shù)在間接使用該地址從而實(shí)現(xiàn)對(duì)a、b的交換。改進(jìn)代碼如下這種方式叫做**“傳址調(diào)用”**可以讓函數(shù)和主調(diào)函數(shù)之間建立真正的聯(lián)系在函數(shù)內(nèi)部可以修改主調(diào)函數(shù)中的變量。所以未來函數(shù)中只是需要主調(diào)函數(shù)中的變量值來實(shí)現(xiàn)計(jì)算就可以采用傳值調(diào)用。如果函數(shù)內(nèi)部要修改主調(diào)函數(shù)中的變量的值就需要傳址調(diào)用?？偨Y(jié)本文圍繞C語(yǔ)言指針的進(jìn)階使用展開首先介紹了const修飾指針變量的兩種形式及其區(qū)別接著分析了野指針的成因并給出了初始化、防越界、置NULL等規(guī)避方法然后介紹了assert斷言這一更安全的指針檢查方式最后通過交換變量的例子清晰區(qū)分了傳值調(diào)用與傳址調(diào)用的適用場(chǎng)景。掌握這些內(nèi)容能幫助你在實(shí)際編程中寫出更健壯、更安全的指針代碼。