【C语言】深入解开指针（二）

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文章目录

  • 一、const修饰指针
    • 1.1 const修饰变量
    • 1.2 const修饰指针变量
  • 二、指针运算
    • 2.1 指针+ - 整数
    • 2.2 指针-指针
    • 2.3 指针的关系运算
  • 三、野指针
    • 3.1 野指针成因
    • 3.2 如何规避野指针
  • 四、 assert断⾔
  • 总结

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 = 66;//m是可以修改的const int n = 0;n = 88;//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。
在这里插入图片描述

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,但是这样做到底可不可以呢？让我们来验证一下:

# define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>
int main()
{const int n = 0;printf("n = %d\n", n);int* p = &n;*p = 666;printf("n = %d\n", n);return 0;
}

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？
在这里插入图片描述

1.2 const修饰指针变量

  1. const放在 * 的左边，限制是*p意思是不能通过指针变量p修改p指向的空间的内容：
    *p = 20//错误
    但是是不受限制的
    p = &b;//正确
    在这里插入图片描述

2. const 放在 * 的右边，限制是p变量，也就是p变量不能被修改了，没办法再指向其他变量了
p = &b;//错误
但是*p不受限制，还是可以通过p来修改p所指向的对象的内容
*p = 20;//正确

在这里插入图片描述

  1. const放在*两边，p和*p都限制住了
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述

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。

二、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。
在这里插入图片描述

#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;
}

在这里插入图片描述

2.2 指针-指针

//指针-指针
#include <stdio.h>
int strl(char* s)
{char* pa = s;while (*pa != '\0')pa++;return pa - s;
}
int main()
{printf("%d\n", strl("abcef"));return 0;
}

字符串"abcdef\0"以\0为结尾，作为结束标志。
在这里插入图片描述

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* pa = &arr[0];int i = 0;int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);while (pa < arr + sz) //指针的⼤⼩⽐较{printf("%d ", *pa);pa++;}return 0;
}

在这里插入图片描述

三、野指针

在 C 语言中，野指针是指未被初始化的指针。野指针可能指向内存中不存在（随机的、不正确的、没有明确限制的）的数据，也可能指向已被释放的内存。

3.1 野指针成因

  1. 指针未初始化

在这里插入图片描述

  1. 指针越界访问

在这里插入图片描述
2. 指针指向的空间释放

在C语言中，当一个指针指向一个函数中分配的内存空间时，如果在该函数返回之前释放了该内存空间，那么这个指针就成为了一个野指针。这是因为在函数返回后，该内存空间已经被释放，指针再次访问这个空间就会导致未定义的行为。

因此，当你使用指针指向调用函数的空间时，你应该确保在函数返回之前不要释放这个内存空间。

建议：如果你需要在函数外部访问这个空间，你应该将其复制到一个新的内存空间中，并在函数返回之前释放原始内存空间。

在这里插入图片描述
函数test()返回了一个指向局部变量的指针。当函数test()执行完毕后，它的局部变量a的内存空间会被释放。因此，返回的指针指向的内存空间已经无效了。在这种情况下，pa是一个野指针，因为它指向的内存空间已经不再有效。

在实际运行中，尽管这些代码可能不会立即导致错误，但它们会导致未定义的行为。由于释放的内存空间可能被其他变量或函数使用，因此在这种情况下，pa可能会包含无法预测的值，或者程序可能会崩溃。因此，虽然这些代码可能不会立即报错，但它们是不安全的，并且可能导致程序出现问题。

3.2 如何规避野指针

  1. 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

在这里插入图片描述

  1. 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. 指针变量不再使⽤时，及时置NULL，指针使⽤之前检查有效性
  3. 避免返回局部变量的地址

四、 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);

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。

#include <stdio.h>
#include <assert.h>int divide(int a, int b) {assert(b != 0);  // 断言：除数不能为0return a / b;
}int main() {int a = 10;int b = 0;int result = divide(a, b);printf("Result: %d\n", result);return 0;
}

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>

assert() 的一个缺点是：由于引入了额外的检查，增加了程序的运行时间。在 Debug 中使用，在 Release 版本中选择禁用 assert 就可以，在像VS这样的集成开发环境中，在 Release 版本中，直接就被优化掉了。这样在debug版本中有利于程序员排查问题，在 Release 版本中不影响用户使用时程序的效率。

总结

通过本章我们学习了const修饰变量和指针变量，指针的+ -整数，指针-指针和指针关系运算，以及野指针的形成的原因，怎么去预防野指针。如果你觉得我的文章对你的有小小的帮助，可以给予博主一个小小的赞，感谢您的观看！

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