C语言:指针初阶(中)

目录

一、野指针

1. 野指针的成因

1.1 指针未初始化

​1.2 指针越界访问

1.3 指针指向的空间释放

2.如何避免野指针

2.1 指针初始化

2.2 小心指针越界

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

二、assert断言

三、const修饰

1. const放在 * 的左边

2. const放在 * 的右边

四、传值调用和传址调用

1. 传值调用

2.传址调用


一、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)

1. 野指针的成因

1.1 指针未初始化

1.2 指针越界访问

有如下代码:

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 < 11; i++)
	{
		printf("%d\n", *p);
		p++;
	}
	return 0;
}

当i=10时,循环进行了11次,发生了越界访问,打印结果为:

越界访问,随机打印出一个数字,此时p为野指针,没有具体指向的对象。

1.3 指针指向的空间释放

来看这样一段代码:

int* test()
{
	int a = 10;
	return &a;
}
int main()
{
	int* p = test();
    printf("666\n");
	printf("%d\n", *p);
	return 0;
}

在调用完test函数并返回&a时,向计算机内存申请的用于存放a的地址的空间已经归还给计算机,后续打印时,已经无法通过*p来访问a的内容,此时p就变成了野指针。

打印结果为:

这里printf("666\n");操作破坏(覆盖)了原有的函数栈帧。

类似于小明在酒店开了一个房间,并将房间号告诉小王叫他明天来住,结果小明把房间退了,此时小王就无法通过房间号来居住酒店了,printf("666\n");就类似于已经有了其他人居住了该房间。

2.如何避免野指针

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00也是地址,这个地址是无法使用的读写该地址会报错。 

再来看NULL的定义:

本质就是0。 

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。

2.3 指针变量不再使用时,及时置NULL,指针使用之前检查有效性

二、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。

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.h>

然后,重新编译程序,编译器就会禁用文件中所有的 除这条assert() 语句。如果程序又出现问题,可以移 #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。

三、const修饰

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。 而const可以给一个变量加上一些限制,使其不能被修改。

int main()
{
 int m = 0;
 m = 20;//m是可以修改的
 
 const int n = 0;
 n = 20;//n是不能被修改的
 return 0;
}

但是这种情况还会出现漏洞,例如:

通过取出n地址的方式可以修改n的值,那么又该如何避免这种现象,使n完全无法修改呢?如图:

即再给p套上一层 “枷锁”,即用const修饰指针变量,此时即使通过访问内存的方式也无法修改n的值。

但是const修饰指针变量有两种情况

1. const放在 * 的左边

此时const限制*p,不限制p

p指向的内容无法修改,但是p本身可以修改

2. const放在 * 的右边

此时const限制p,不限制*p

总结:

• 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。 

四、传值调用和传址调用

1. 传值调用

先来看这样一段代码:

​​​​​​​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;
}

打印结果为:

我们发现a,b的值并没有交换,调试查看一下:

我们发现在main函数内部,创建了a和b,a的地址是0x000000ec78eff804(64位),b的地址是0x000000ec78eff824,在调用 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0x000000ec78eff7e0,y的地址是0x000000ec78eff7e8,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。 

2.传址调用

修改部分代码:

void Swap2(int*px, int*py)
 {
 int tmp = 0;
 tmp = *px;
 *px = *py;
 *py = tmp;
 }

 打印结果为:

可以看到实现成Swap2的方式,顺利完成了任务,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。 

总结:

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。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。

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

完,感谢阅读。

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