指针浅谈(二)

    上一节谈到了内存和地址，指针变量的大小，解引用操作符，取地址操作符，以及指针变量类型的意义，具体内容参考http://t.csdnimg.cn/au8XwC语言指针浅谈(一）。

    这篇文章我们继续了解关注指针的内容，包括const修饰指针，指针运算，野指针，assert断言，指针的传址调用等内容。

 1.const修饰指针

  1.1const修饰变量

        虽然变量是可以修改的，通过指针变量也可以修改变量的值，但在实际中，我们不希望某些变量的值发生改变，这时候就要用到const关键字，const即constant(不变的)很形象

#include 
int main()
{
	int m = 10;
	m = 20;//m可以修改
	const int n = 100;
	n = 200;//这时候就会报错，n是不能被修改的
	return 0;
}

​

       其实n本质还是变量，只是加上了const之后，在语法上加以限制，此时再对n进行修改，就不符合语法规则，导致报错。

        但是如果我们绕过n，使用n的地址去修改n就可以

#include 
int main()
{
	const int n = 0;
	printf("%d\n", n);
	int* p = &n;
	*p = 10;
	printf("%d\n", n);
	return 0;
}

      运行结果：

     我们看到n被修改了，但是我们本来是不想n被修改的，否则也不会闲着没事干用const去修饰n，但我们用指针修改了n，这是不合理的，应该让p拿到n的地址也不能修改n，这时候应该怎么做呢？且看1.2。

1.2const修饰指针变量

     先看下面这几段代码，自己先分析一下

#include 
//代码1
void test1()
{
	int n = 10;
	int m = 20;
	int* p = &n;
	*p = 20;//right
	p = &m; //right
}
//代码2
void test2()
{
	int n = 10;
	int m = 20;
	const int* p = &n;
	*p = 20;//error,const修饰int* p表示p指向的空间的值不能被修改
	p = &m; //right，虽然值不能被修改，但p可以随意指向其他int类型的变量
}
void test3()
{
	int n = 10;
	int m = 20;
	int* const p = &n;
	*p = 20; //right，const在*的右边，修饰p，表示p指向的空间的值可以被修改
	 p = &m; //error,p只能指向n这个空间
}
void test4()
{
	int n = 10;
	int m = 20;
	int const* const p = &n;
	*p = 20; //error，两个均不能被修改
	p = &m; //error，两个均不能被修改
}
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;
}

    通过上面的测试分析，我们可以得出一个结论：

    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，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以改变。

     const如果放在*的右边，修饰的是指针变量本身，指针变量本身的内容不能修改，但是指针指向的内容可以通过指针改变。

2.指针运算

     指针的基本运算有三种：

 (1)指针+-整数

 (2)指针-指针

 (3)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，所以只需要知道第一个元素的地址就可以知道后面的元素

#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;
}

2.2指针-指针

//指针-指针
#include 
int my_strlen(char* s)
{
	char* p = s;
	while (*p != '\0')
		p++;
	return p - s;
}
int main()
{
	printf("%d\n", my_strlen("abc"));
	return 0;
}

       这里p-s得到的结果并不是地址，也不是总共的字节大小，而是s~p的元素个数

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* 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;
}

     这个大家没必要做过多了解，知道有这个运算即可。

3.野指针

     什么是野指针，野指针就是指针指向的位置是不可知的，随机的，不正确的。

那为什么会产生野指针，野指针又有什么危害呢，下面就让我详细介绍。

3.1野指针成因

     3.1.1 指针没有进行初始化，这是一个很危险的操作。

#include 
int main()
{
	int* p;//局部变量指针未初始化，默认为随机值
	printf("%d", *p);
	return 0;
}

      在vs中，p没有进行初始化是无法编译的，有的编译器可能会通过，此时我们多执行几次，发现每次*p的值都是不一样的，这就是野指针，指向是不明确的。

     3.1.2 指针越界访问

#include 
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;
}

       此时运行就会出现“Stack around the variable 'arr' was corrupted”的信息，也就是指针p越界访问了，p此时就是野指针。

       3.1.3 指针指向的空间释放

#include 
int* test()
{
 int n = 100;
 return &n;
}
int main()
{
 int*p = test();
 printf("%d\n", *p);
 return 0;
}

3.2如何规避野指针 

3.2.1 指针初始化

         指针就是因为没有初始化，不知道指向哪里才成为野指针，如果实在不知道指针指向哪里，我们可以给指针赋值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，但这个地址是无法使用的，读写该地址会报错。初始化如下：

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

3.2.2 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这些空间，超出了就是越界访问。

3.2.3 当指针不再使用时，应该及时置为NULL，指针使用之前也要检查其有效性

          当一个指针指向一块区域时，我们可以通过指针访问这块区域，后期不再使用这个指针访问空间的时候，我们可以把指针置为NULL，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;
}

3.2.4 避免返回局部变量的地址

         就和3.1.3一样，不要返回局部变量的地址，此时空间已经释放。

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，就会报错终止运行，这个宏被称为“断言”。

assert(p != NULL);

         上面的这个代码验证变量p是否等于NULL，如果不等于，程序继续运行，否则终止运行，并给出详细的报错信息提示。          assert()宏接受一个表达式作为参数，如果为真，assert()就不会产生任何作用，程序继续运行。如果为假，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()不仅能够自动标识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。如果确认程序没有问题，不需要再做断言，就在#include语句前，定义一个宏NDEBUG

#define NDEBUG
#include 

           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#define NDEBUG，再进行编译，就重新启动了assert()语句。

5.传址调用

           我们学习指针，就是要用指针解决问题，那有什么问题，非要用指针不可呢？

           例如：写一个函数，交换两个整型变量的值，我们很容易写出下面的代码

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


​

          但当我们运行时，发现a和b的值并没有发生交换，为什么呢？

           其实是因为实参传递给形参时，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(传值调用)，所以这种方法失败了。

           那到底应该怎么办呢，我们要解决的是当调用这个函数时，函数直接操作main函数中的a和b，这时候就考虑使用指针，在main函数中将a和b的地址传给调用函数，通过地址间接进行操作，就可以了。

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

      这种方法叫做传址调用

      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。所以如果我们只是需要主调函数的变量值来进行计算，就使用传值调用；如果在修改主调函数的变量的值，就使用传址调用。