指针详解（二）

news2024/9/20 18:49:29

目录

1. const修饰指针

1）const修饰变量

2）const修饰指针变量

2. 指针运算

1）指针 +-  整数

2）指针-指针

3）指针的关系运算

3. 野指针

1）野指针成因

2）规避野指针

4. assert断言

5. 指针的使用和传址调用

1）strlen的模拟实现

2）传值调用和传址调用

1. const修饰指针
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
但是如果我们加上 const 限制，则不能被修改

#include <stdio.h>
int main()
{
    int m = 0;
    m = 20;//m是可以修改的
    const int n = 0;//忽略 int  const n -> const 修饰 n
    n = 20;//n是不能被修改的
    return 0;
}

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，就不符合语法规则而报错，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

#include <stdio.h>
int main()
{
    const int n = 0;
    printf("n = %d\n", n);//n = 0
    int*p = &n;
    *p = 20;
    printf("n = %d\n", n);//n = 20
    return 0;
}

所以，我们可以通过const修饰指针变量，如下：

2）const修饰指针变量
#include <stdio.h>

void test1()
{
    int n = 10;
    int m = 20;
    int *p = &n;
    *p = 20;
    p = &m; 
}

void test2()
{
    int n = 10;
    int m = 20;
    const int* p = &n;//忽略类型int const *p ->p指向的空间不能被修改
    *p = 20;
    p = &m; 
}

void test3()
{
    int n = 10;
    int m = 20;
    int *const p = &n;//const p -> const 修饰p p不能被修改 p指向的空间可以被修改
    *p = 20; 
    p = &m; 
}

void test4()
{
    int n = 10;
    int m = 20;
    int const * const p = &n;//p 和 p指向的空间都不可以被修改
    *p = 20; 
    p = &m; 
}

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+- 整数
  • 指针-指针
  • 指针的关系运算
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};
数组元素和下标
数组元素和下标 
#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;
}

 

2）指针-指针
//指针-指针
#include <stdio.h>

int my_strlen(char *s)
{
    char *p = s;
    while(*p != '\0' )
    p++;
    return p-s;//返回元素个数(绝对值） 不是地址的差
               //前提是指向同一块空间
}

int main()
{
    printf("%d\n", my_strlen("abc"));
    return 0;
}

 

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 i = 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;
}

 

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）

1）野指针成因
//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;
}

//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;
}

//指针指向的空间释放
#include <stdio.h>
int* test()
{
    int n = 100;
    return &n;
}

int main()
{
    int*p = test();
    printf("%d\n", *p);
    return 0;
}

 

2）规避野指针

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，但是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
#include <stdio.h>

int main()
{
    int num = 10;
    int*p1 = &num;
    int*p2 = NULL;
    return 0;
}

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

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

int main()
{
    int arr[10] = {1,2,3,4,5,67,7,8,9,10};
    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;
}

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);
  • 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
  • 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 NDBUG 指令（或者把它注释掉），再次编译，这样就重新启用了assert() 语句

assert() 的缺点是引入了额外的检查，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

5. 指针的使用和传址调用
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

size_t strlen ( 1 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，这样直到遇见 ’\0‘ ，while( )函数停止

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;
}

 

2）传值调用和传址调用

例如：写一个函数，交换两个整型变量的值

#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);//11 22
    printf("交换前：a=%d b=%d\n", a, b);//交换前：a=11 b=22
    Swap1(a, b);
    printf("交换后：a=%d b=%d\n", a, b);//交换后：a=11 b=22
    return 0;
}

 

我们发现其实没产生交换的效果，通过调试我们发现在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

我们此时使用指针来解决，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

#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);//11 22
    printf("交换前：a=%d b=%d\n", a, b);//交换前：a=11 b=22
    Swap2(&a, &b);
    printf("交换后：a=%d b=%d\n", a, b);//交换后：a=22 b=11
    return 0;
}

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

 谢谢观看

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