【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 
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
【C语言】深入解开指针(二)_第1张图片

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 
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?
【C语言】深入解开指针(二)_第2张图片

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
    【C语言】深入解开指针(二)_第3张图片

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


【C语言】深入解开指针(二)_第4张图片

  1. const放在*两边,p*p都限制住了
    【C语言】深入解开指针(二)_第5张图片
    【C语言】深入解开指针(二)_第6张图片

结论:const修饰指针变量的时候
• const 如果放在*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*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。
【C语言】深入解开指针(二)_第7张图片

#include 
//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;
}

【C语言】深入解开指针(二)_第8张图片

2.2 指针-指针

//指针-指针
#include 
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。
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2.3 指针的关系运算

//指针的关系运算
#include 
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;
}

【C语言】深入解开指针(二)_第10张图片

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

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  1. 指针越界访问

【C语言】深入解开指针(二)_第12张图片
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。

【C语言】深入解开指针(二)_第13张图片
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

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  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 
#include 

int divide(int a, int b) {
    assert(b != 0);  // 断言:除数不能为0
    return 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 语句的前⾯,定义⼀个宏 NDEBUG 。

#define NDEBUG
#include 

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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