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深入理解指针（二）

news 来源：原创 2025/6/7 16:52:16

1. const修饰指针

2. 野指针

3. assert断言3

4. 指针的使用和传址调用

1. 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，那就要使用const来修饰！

#include <stdio.h>
int main()
{int m = 0;m = 20;   //m是可以被修改的const int n = 0;n = 20;   //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进行修改，就不符合语法规则，就报错，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，虽然这样做是在打破语法规则。

代码实现：

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

运行结果：

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？

1.2 const修饰指针变量

⼀般来讲const修饰指针变量，可以放在*的左边，也可以放在*的右边，意义是不⼀样的。

int * p;//没有const修饰？
int const * p;//const 放在*的左边做修饰
int * const p;//const 放在*的右边做修饰

我们看下面代码，来分析具体分析⼀下：

#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;*p = 20;p = &m;
}
void test3() {int n = 10;int m = 20;int* const p = &n;*p = 20;p = &m;
}
void test4() {int n = 10;int m = 20;int const * const p = &n;*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consttest4();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. 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、不正确的、没有明确限制的）

2.1 野指针成因

1. 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;
}

2. 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范围时，p就是野指针*(p++) = i;}return 0;
}

3. 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;
}

2.2 如何规避野指针

2.2.1 指针初始化

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

初始化如下：

#include <stdio.h>
int main()
{int num = 10;int* p1 = &num;int* p2 = NULL;return 0;
}

2.2.2 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哪些空间，不能超出范围访问，超出了就是越界访问。

2.2.3 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。

我们可以把野指针想象成野狗，野狗放任不管是非常危险的，所以我们可以找⼀棵树把野狗拴起来，就相对安全了，给指针变量及时赋值为NULL，其实就类似把野狗栓起来，就是把野指针暂时管理起来。

不过野狗即使拴起来我们也要绕着走，不能去挑逗野狗，有点危险；对于指针也是，在使用之前，我们也要判断是否为NULL，看看是不是被拴起来的野狗，如果是不能直接使用，如果不是我们再去使用。

int main()
{int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };int* p = &arr[0];int i = 0;for (i = 0; i < 10; i++){*(p++) = i;}//此时p已经越界了，可以把p置为NULLp = 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;
}

2.2.4 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。

3. 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);

上面代码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。

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>

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 NDEBUG 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，因为引入了额外的检查，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。

4. 指针的使用和传址的调用

4.1 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。

函数原型如下：

size_t strlen ( 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 \0 就停止。

参考代码如下：

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;
}

4.2 传值调用和传址调用

学习指针的目的是使用指针解决问题，那什么问题，非指针不可呢？

例如：写⼀个函数，交换两个整型变量的值

⼀番思考后，我们可能写出这样的代码：

#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);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;
}

我们发现其实没产生交换的效果，这是为什么呢？

看一下调试结果：

我们发现在main函数内部，创建了a和b，a的地址是0x00fcfe60，b的地址是0x00fcfe54，在调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0x00fcfd7c，y的地址是0x00fcfd80，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。

所以swap1是失败的了。

我们现在要解决的就是当调用swap函数的时候，swap函数内部操作的就是main函数中的a和b，直接将a和b的值交换了。那么就可以使用指针了，在main函数中将a和b的地址传递给swap数,swap函数里边通过地址间接的操作main函数中的a和b，并达到交换的效果就好了。

代码：

#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);printf("交换前：a=%d b=%d\n", a, b);swap2(&a, &b);printf("交换后：a=%d b=%d\n", a, b);return 0;
}

运行结果：