C 语言中的常量指针

在 C 编程语言中，常量指针是指不能改变其所指向变量地址的指针。这意味着地址将保持不变。因此，我们可以说，如果一个常量指针指向某个变量，它就不能指向任何其他变量。

在 C 语言中，`const` 关键字用于声明常量，它有助于防止通过给定名称修改变量或内存。我们也可以将 `const` 关键字与指针一起使用。它可以限制指针本身、被指向的值，或两者都限制。`const` 关键字可以通过多种方式进行初始化。其中一些如下：

• 我们可以定义 C 语言中的常量指针，这意味着指针变量的值不会改变。
• 我们可以声明 C 语言中的指向常量的指针，这表示指针将引用一个常量变量（用 `const` 定义）。
• 我们也可以定义 C 语言中的指向常量的常量指针，这意味着指针的值和指针所指向变量的值都不会改变。

C 语言中的常量指针如何工作？

在 C 编程语言中，常量指针是其值在程序中不能改变的指针。它几乎与 C 语言中的常量变量相同。常量指针将继续指向它最初被赋值的同一个内存位置。

注意：常量指针必须在声明时进行初始化，而常规指针可以保持未初始化。

常量指针的语法

它具有以下语法：

C 语言中的常量指针示例

让我们举一个例子来说明 C 语言中的常量指针。

输出

说明

在此示例中，我们分别声明了两个变量 `a` 和 `b`，值分别为 1 和 2。我们声明了一个常量指针。首先，我们将变量 `a` 的地址赋给指针 `ptr`。之后，我们将变量 `b` 的地址赋给指针 `ptr`。最后，我们尝试打印 `ptr` 所指向变量的值。

上面的输出显示了错误“assignment of read-only variable 'ptr'”（只读变量 'ptr' 的赋值）。这意味着 `ptr` 变量所持有的值不能改变。在上面的代码中，我们将 `ptr` 的值从 `&a` 改为 `&b`，这对于常量指针来说是不可能的。因此，我们可以说，指向某个变量的常量指针不能指向另一个变量。

指向常量的指针

在 C 编程语言中，指向常量的指针是通过它不能改变所指向变量值的指针。这些指针的地址可以改变，但指针所指向变量的值不能改变。

指向常量的指针的语法

它具有以下语法：

C 语言中指向常量的指针示例

让我们举一个例子来说明 C 语言中指向常量的指针。

输出

    5 |     int *ptr = &a;
      |                ^
Value of 'a' is 32

说明

在此示例中，我们尝试通过非 const 指针修改 const 变量，这在 C 语言中是未定义行为。之后，我们将变量 `a` 声明为 `const int`，将其地址赋给 `int* ptr`，并且 `*ptr = 32;` 违反了 const 正确性，因此输出不保证，并且可能因编译器而异。

C 语言中改变指针指向变量值的示例

让我们举一个例子，其中我们可以改变指针指向的变量的值。

输出

Value: 53
New Value: 56

说明

在此示例中，我们声明了一个整数值 `Value1` 和一个指向常量整数的指针 `ptr`，即通过 `ptr` 无法更改 `ptr` 指向的数据。它显示 `ptr` 指向的值 (53)，然后 `ptr` 指向新的整数 `Value2` (56)，并显示该值。允许更改 `ptr` 指向的内容，但通过 `*ptr` 更改值将导致编译时错误。

指向常量的常量指针

指向常量的常量指针是指针，它是上述两种指针的组合。它既不能改变它所指向变量的地址，也不能改变该地址上的值。

语法

它具有以下语法：

C 语言中指向常量的常量指针示例

让我们举一个例子来说明 C 语言中指向常量的常量指针。

输出

Initial value pointed to by ptr: 21
Value inside showValue: 21
Modified value of a: 23
Value pointed to by ptr after modifying a: 23

说明

在此示例中，我们使用一个既不能改变其地址也不能改变其指向值的指针。它打印 `a` 的值，调用一个函数再次打印它，直接更改 `a`，然后打印更改后的值。尝试通过指针或使用它的值进行更改都会导致错误。

将 const 指针传递给函数的 C 语言示例

让我们举一个例子来说明如何将 const 指针传递给 C 语言中的函数。

输出

Value: 87

说明

在此示例中，我们使用了一个接受指向常量整数的指针的函数，即该函数可以读取但不能修改其指向的值。在 `main` 函数中，声明了一个类型为 `int` 的变量 `num`，并将其地址传递给该函数，该函数打印出值 87。

C 语言中常量指针的优点

C 语言中的常量指针有以下几个优点：

• 代码清晰：常量指针使代码更清晰、更易于理解。当人们查看代码时，他们会立即知道通过该指针只能读取数据，这提高了代码的可维护性。
• 全局常量：我们可以声明全局常量，这些常量在运行时不得更改，可以使用常量指针来确保代码的一致性和可靠性。
• 类型安全：将指针声明为常量可以确保指针类型与其预期用途正确匹配，这有助于避免代码中的类型相关错误。
• 防止错误：通过使用常量指针，我们最大限度地减少了因意外数据更改而产生错误的可能性。它可以节省调试时间并提高代码的可靠性。
• 只读访问：常量指针在处理必须在其生命周期内保持不变的数据（如配置表或查找表）时特别有用。

C 语言中常量指针的缺点

C 语言中的常量指针有以下几个缺点：

• 复杂性：当存在多层指针和数据结构时，将 `const` 与指针和数据类型一起使用可能会使代码更加复杂且难以阅读，因为我们需要处理不同级别的 `const` 限定符。
• 调试困难：尽管常量指针有助于避免某些类型的编程错误，但当我们需要出于调试目的检查或修改数据时，它们有时会使调试更加困难。
• 维护：在项目中过度且随意地使用常量指针会带来不必要的维护负担，因为它需要谨慎应用 `const` 限定符，并保持其统一性。
• 兼容性问题：使用常量指针的代码将与不支持相同级别 `const` 正确性的旧 C 标准或其他语言不兼容。

结论

总之，C 语言中的常量指针通过限制对指针本身、它所指向的数据或两者的修改来提高程序的安全性和可靠性。它们在函数参数和 API 中特别有用，以防止意外更改。尽管它们的语法有时会令人困惑，但正确使用时，常量指针可以使代码更健壮、更易于维护和阅读。

Const 指针常见问题解答

1) `const int * const ptr` 是什么意思？

这意味着指针及其指向的值都是常量。我们不能修改指针的目标或值。

2) 常量指针是否可以指向非常量变量？

是的，但指针将变量视为只读。我们不能通过此指针更改值，即使原始变量不是 `const`。

3) 我们可以从常量指针中移除 `const` 吗？

是的，可以使用显式类型转换，但这不安全。通过这种转换修改 `const` 变量会导致未定义行为。

4) 为什么我们在 C 语言中使用常量指针？

我们可以将常量指针用于多种情况，例如：

• 用于防止意外更改数据。
• 用于增强代码和可读性。
• 用于增强编译器优化；编译器知道某些值不会改变。
• 为了允许函数接受非常量和常量数据。

5) `char * const ptr` 是否等同于字符串字面量的指针？

不，它们不一样。像 "hello" 这样的字符串字面量位于只读内存中，因此必须通过 `const char *` 访问。声明一个 `char *` 并用字符串字面量初始化它可以编译，但修改字符串会产生运行时错误或崩溃。