指针篇（2）- const修饰，野指针，assert断言，指针的使用和传址调用

---

一、const修饰指针

1.1 const修饰变量

在之前我们想让一个变量不能被修改时，会使用const：

这时候想要想要强行修改被const修饰的变量，就会出现报错

const是常属性的意思，就是不能发生改变的意思

这里的a本质上还是变量，只是在语法层面上限制了a的修改，在C语言中，a被称为常变量

那这里怎么证明它依旧是变量呢，这里可以放到数组里证明：

常量放在数组里是不会出现报错的

在C++中，const修饰的就不是变量了。而直接是常量

const int n = 10;//n直接是常量

如果我们在指针里加入const会摩擦出怎样的火花呢？

正常情况下，被const修饰的变量就不能修改了，但是如果我们绕过a，使用a的地址，去修改a就能做到了。

这里也确实是修改了，但还要再想一下，既然a被const修饰了，就是为了不能被修改，如果pa拿到a的地址就能修改a，这样就打破了const的限制，这是不合理的。

就比如说你的房子之前都是大门敞开，过了一段时间你发现家里进贼了，这时候你每次出门都把门锁住了，但贼又从窗户翻进去了，那肯定就不行了。

1.2 const修饰指针变量

所以应该让pa拿到a的地址也不能修改a,那接下来该怎么做呢，即用const修饰指针变量即可：

用const修饰之后，指针变量就不能修改了。
在细讲这里之前，先看下面这张图：

a变量里放的是10，0x0012ff40是a变量的地址

pa是指针变量
pa中目前存放的是a的地址
pa中也可以存放其他变量的地址，即也可以把b的地址放到pa里去
*pa就是pa指向的对象

一般来说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，用下面的代码具体分析一下

const放在 *左边的时候，const限制的是pa指向的对象，也就是 *pa不能被修改，但是pa不受限制，也就是指针变量可以改变指向。

const可以放在 *的右边，const限制的是pa，也就是pa的指向不能改变了，但是 * pa不受限制也就是说pa指向的内容，是可以通过pa来改变的。

下面举一个吃凉皮例子方便记忆：

现在有两个男孩，第一个男孩a有10块，第二个男孩b有100块，有一个女孩叫p，男孩a把地址都给了p了，这俩建立了男女朋友关系，即*p指向了a。有一天女孩想吃凉皮了，男孩囊中羞涩，一想吃完就没钱了，相当于 *p-=10，a=0,男孩于是就拒绝了，也就是不发生 *p-=10，a=0，这一步，相当于const int *p=&a,限制了 *p。女孩于是生气了，10块都不舍得给我花，行，既然换不了凉皮，那我换个男朋友，也就是p=&b，这是可发生的，因为const放在左边无法限制，这就是const放在 *左边的意义，他可以不请女孩吃凉皮，但是女孩有权利换男朋友。

这时候男孩慌了呀，有对女孩说，我可以请你吃凉皮，但是你不能换男朋友，相当于int* const p=&a,*p-=10。女孩吃了凉皮不生气了，p=&b这个动作就不发生了。

如果有const int* const p，恭喜你，遇到渣男了，*p-=0不能发生，p=&b也不能发生，既不给你花钱，也不让你换男朋友，这就是白嫖。

---

二、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），再总结就是指针指向的空间，是不属于当前程序的。

2.1 野指针成因

2.1.1 指针未初始化

正常指针的初始化是这样的：

int main()
{int a = 10;int* pa = &a;*pa = 20;//a=20return 0;
}

未初始化的指针：

int main()
{int* pa;*pa = 20;return 0;
}

这里的pa是局部变量，局部变量不初始，它里面存放的是一个随机值。
因为pa里面存放的并不是一个有效的地址（随机的），*pa想通过pa里的地址访问一个空间，并把20放入，这时候的访问就非常危险，很可能访问一个根本不属于当前程序的内存空间，这时候就有可能非法访问。

2.1.2 指针越界访问

int main()
{int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };int i = 0;int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);int* p = arr;//int* p=&arr[0];for (i = 0;i <= sz;i++){printf("%d ", *p);p++;}return 0;
}

这串代码其实是有问题的，虽然目的是为了打印数组中的10个元素，但该循环是从0-11，意味着会循环11次，当第11次时，p访问了元素10后面的空间，这时候p就是野指针了。

2.1.3 指针指向的空间释放

这个标题是什么意思呢？先看下面的代码：

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

乍一看这串代码是不是觉得没有问题？但我既然写出来了，那他肯定是不对的

这串代码在创建n变量的时候，变量的生命周期开始，出函数后生命周期结束，地址传出主函数后，p就有能力找到n了，但是这时n创建时申请的4个字节空间已经被销毁了，还给操作系统了，相当于你去图书馆借书，在借阅期限达到之前的这段时间，这本书属于你，但当还了书之后，这本书就不属于你了，int* p=test()结束后，n的空间已经不属于当前程序了，此时*p找到n的时候，这时候找到的空间就不确定放的是不是100了，即你还了书之后，另一个人借走了你刚刚还的书，这时候记的这个地址还能找到n吗？n里面还能是100吗？有可能是，也有可能不是，如果n的空间没有被篡改，那有可能是100，被别的篡改或使用了，就不是100了。

这里还能正确打印是一种巧合，该片空间被还给操作系统但没有被使用。
我这里如果在打印之前随便打印一句话，就不是100了，值就被破坏了：

这里也涉及函数针栈的创建与销毁的内容，我后面会写一篇文章来解释这里的底层原理，链接到这里

n是在第一个函数调用里的栈帧创建的，当我调用结束，函数栈帧销毁，也就是把空间还给操作系统了。
但如果我之后调用printf，在刚刚还回的空间的基础上，给printf创建了一个函数的栈帧，那内部空间就被覆盖了，所以接下来printf去访问这个空间的时候，访问的就不是它了。

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（空指针），NULL是C语言中定义的一个标识符常量，值是0，0也是地址，这个地址是被规定死的，不允许访问的，读写该地址会报错。

这里我们可以右击转到定义

227行这里的意思是C++里NULL是0

230行就是在C里，NULL是0，被强制类型为void*,本质上还是0，带了个类型，为什么要给它空指针呢？

这是为了避免它称为野指针，我们可以把野指针比喻成野狗，也够是很危险的，而NULL就像一个铁链，拴住了野狗，免得它出去咬人。

int* p=NULL;意思是p没有指向有效的空间，暂时不要使用它。

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NULL。因为约定俗成的一个规则就是：只要时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。
用一串代码来实现：

//把前5个元素置为5
int main()
{int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };int* p = arr;int i = 0;for (i = 0;i < 5;i++){*p = 5;p++;}p = NULL;//现在又想使用pp = arr;if (p == NULL)//这里NULL也可以直接写0{printf("p 是空指针\n");}else{//...}return 0;
}

在5次循环走完，p指向了元素6，这时候不用了置为空指针，一定程度上避免了野指针，且每次使用时都判断它是不是空指针。

2.2.4 避免返回局部变量的地址

如造成了野指针的3个例子，不要返回局部变量的地址，那为什么返回局部变量没有问题呢？

return利用了中间的一个空间，该空间为寄存去（不是一个变量，集成在CPU上的一个存储器，会把n的值暂时放在存储器上，销毁了局部变量n不印象寄存器上的100，r获得的100是从寄存器上来的。

返回局部变量的地址还有一种叫法，返回栈空间的地址，因为局部变量是放在栈空间的，本质上是一个意思。

---

三、assert断言

之前在判断一个指针的有效性，用if语句判断，还有另一种方法，即assert
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“

上面代码在程序运行到assert这一语句时，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（就是在屏幕上打印一串错误信息），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，本质上是一种防御型编程，提前把可能的错误条件预设出来。
使用assert（）有几个好处：

1. 它不仅能自动标识文件和出错误的行号。
2. 还有一种无需更改代码技能开启或关闭assert（）的机制。如果以及确认程序没有问题，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>

之后，重新编译程序，编译器就会禁用文件中所有assert（）语句。如果程序又出现问题，可以溢出这条#define NDEBUG指令（或者把它注释掉），再次编译，这一就重新启用了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Dubug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。

assert相当于条件判断

---

四、指针的使用和传址调用

4.1 strlen的模拟实现

之前已经写过这样的函数实现strlen的功能了，这里就用今天写的东西对代码内容加固一下：

在设计时肯定不希望字符串的内容被改变，只需要统计数据，这样在char* p前加const，即*p不能被改，循环判断条件前加assert（），防止指针变量是空指针，就不会出现危险情况，这样的代码更加完善。

4.2 传值调用和传址调用

既然学指针的目的是使用指针来解决问题，那么有什么问题是非使用指针不可的呢？

写一个函数，交换两个整型变量的值

不使用指针的时候，根据以往逻辑我们是这么写的


虽然x和y确实接收了a和b的值，但是a，b的地址和x，y的地址并不是一一对应一样的，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函数调用结束后返回main函数，a和b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，这种函数调用方式叫传值调用。

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失败了。

那么怎么办呢？
现在要解决的是当调用Swap函数的时候，在main函数中将a和b的地址传递给Swap函数，Swap函数里边通过地址简介的操作main函数中的a和b，并达到交换的效果就好了。

可以看到Swap2的方式顺利的达到了我们想要的效果，这里调用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。

传址调用，可以让函数和主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，所以未来函数中只是需要主调函数中的变量值来实现计算，就可以采用传值调用。如果函数内部要修改主调函数中的变量的值，就需要传址调用。

---

总结

不得不说兴趣确实是第一动力，虽然今天写了一天的代码和博客，也没有感觉很累，但是真要让主播期末复习个一上午，那真是难受得要死。喜欢主播文章内容的靓仔靓女们不要忘记一键三连支持~