const char*, char const*, char*const使用时的区别

案例1：

#include<iostream>
using namespace std;

void main(void)
{
	// char* a 与 char a[] 的区别
	char* a = "abcdef";        // a为一指针，其值可以改变。现在a指向的是一常量字符串
	cout << a << endl;
	a = "ghijkl";              // a现在指向另一常量字符串
	//a[0] = 'z';              // a指向的为常量，编译没问题，但运行出现异常
	cout << a << endl;
	cout << sizeof(a) << endl; // 4

	char b[] = "abcdef";       // b为数组首地址，为一常量，其值不可改变。所指内容不是常量字符串
	cout << b << endl;
	//b = "ghijkl";            // 编译无法通过，b为常量，无法为其指定其它值
	b[0] = 'z';
	cout << b << endl;
	cout << sizeof(b) << endl; // 7

	// ------------------------------------------------------------------------------

	// const char* a 与 char* const a 区别
	char c[] = "abcd";
	char d[] = "efgh";
	const char* pC = c;
	//pC[0] = 'z';             // 编译出错，pC为指向常量的指针，做不能修改指针指向的内容
	cout << pC << endl;
	pC = d;
	cout << pC << endl;        // pC指向的内容不能改，但可以修改指向

	char e[] = "abcd";
	char f[] = "efgh";
	char* const pE = e;
	//pE = f;                  // pE为常量指针，不能改变其指向
	pE[0] = 'z';               // pE为常量指针，虽然不能改变其指向，但可以修改指向内容
	cout << pE << endl;

}

// 总结：(1) char* a这种形式：a为指针，可以改变其指向，
//       其所指向的字符串为常量，不能修改其指向的内容。
//       (2) char a[]这种形式，a为数组名，为常量，不能再
//       指向其它字符串，但其指向的内容不是常量字符串，
//       故可以改变。

//       (1) const char* a 为指向常量的指针，所指内容为常量，
//       不能修改，但可以改变其指向，这种形式还与
//       char const * a等价。
//       (2) char* const a 为指针常量，不能改变其指向，但可
//       以修改其指向的内容。
//       (3) const char* const a 为指向常量的常指针，即不能
//       改变其指向，也不能改变其指向的内容

const char*, char const*, char*const的区别问题：

几乎是C++面试中每次都会有的题目。 

事实上这个概念谁都有,只是三种声明方式非常相似很容易记混。 
Bjarne在他的The C++ Programming Language里面给出过一个助记的方法： 
把一个声明从右向左读。 

char * const cp; ( * 读成 pointer to )    cp is a const pointer to char 

const char * p;     p is a pointer to const char; 

char const * p; 
同上因为C++里面没有const*的运算符，所以const只能属于前面的类型。 
C++标准规定，const关键字放在类型或变量名之前等价的。

const int n=5;    //same as below
int const m=10;

const int *p;    //same as below  const (int) * p
int const *q;    // (int) const *p

看一道以前Google的笔试题：
题目：const char *p="hello";   foo(&p);  //函数foo(const char **pp)
下面说法正确的是［］
A.函数foo()不能改变p指向的字符串内容
B.函数foo()不能使指针p指向malloc生成的地址
C.函数foo()可以使p指向新的字符串常量
D.函数foo()可以把p赋值为 NULL.
至于这道题的答案是众说纷纭。针对上面这道题，我们可以用下面的程序测试：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>

void foo(const char **pp)
{
    *pp=NULL;
    *pp="Hello world!";
	*pp = (char *) malloc(10);
    snprintf(*pp, 10, "hi google!");
    (*pp)[1] = 'x';   // runtime error
}

int main()
{
    const char *p="hello";
    printf("before foo %s/n",p);
    foo(&p);
    printf("after foo %s/n",p);
    p[1] = 'x';    //runtime error 

    return;
}

结论如下：
在foo函数中，可以使main函数中p指向的新的字符串常量。
在foo函数中，可以使main函数中的p指向NULL。
在foo函数中，可以使main函数中的p指向由malloc生成的内存块，并可以在main中用free释放，但是会有警告。但是注意，即使在foo中让p指向了由malloc生成的内存块，但是仍旧不能用p[1]='x';这样的语句改变p指向的内容。
在foo中，不能用(*pp)[1]='x';这样的语句改变p的内容。
所以，感觉gcc只是根据const的字面的意思对其作了限制，即对于const char*p这样的指针，不管后来p实际指向malloc的内存或者常量的内存，均不能用p[1]='x'这样的语句改变其内容。但是很奇怪，在foo里面，对p指向malloc的内存后，可以用snprintf之类的函数修改其内容。

深入理解

const char*p,char const*p,char *const p,const char **p,char const**p,char *const*p,char**const p

一、可能的组合：

     (1)const char*p
     (2)char const*p
     (3)char *const p
     (4)const char **p
     (5)char const**p
     (6)char *const *p
     (7)char **const p
     当然还有在(5)、(6)、(7)中再插入一个const的若干情况，不过分析了以上7中，其他的就可类推了！

二、理解助记法宝：

     1。关键看const 修饰谁。
     2。由于没有const *的运算，若出现const*的形式，则const实际上是修饰前面的。
           比如：char const*p,由于没有const*运算，则const实际上是修饰前面的char，因此char const*p等价于const char*p。也就是说上面7种情况中，（1）和（2）等价。 同理，（4）和（5）等价。在（6）中，由于没有const*运算，const实际上修饰的是前面的char*,但不能在定义时转换写成 const(char *)*p，因为在定义是"()"是表示函数。

三、深入理解7种组合

       (0)程序：在执行时为其开辟的空间皆在内存（RAM）中，而RAM里的内存单元是可读可写 的；指针只是用来指定或定位要操作的数据的工具，只是用来读写RAM里内存单元的工作指针 。若对指针不加任何限定，程序中一个指针可以指向RAM中的任意位置（除了系统敏感区，如操作系统内核所在区域）并对其指向的内存单元进行读和写操作（由RAM的可读可写属性决定）；RAM里内存单元的可读可写属性不会因为对工作指针的限定而变化（见下面的第4点），而所有对指针的各种const限定说白了只是对该指针的读写权限 （包括读写位置）进行了限定 。
       (1)char *p：p是一个工作指针，可以用来对任意位置 （非系统敏感区域）进 行读操作和写操作 ，一次读写一个字节（char占一个字节）。
       (2)const char*p或者char const *p（因为没有const*p运算，因此const修饰的还是前面的char）：可以对任意位置（非系统敏感区域）进行“只读” 操作。（“只读”是相对于char *p来说所限定的内容）
       (3)char *const p（const 修饰的是p）：只能对“某个固定的位置” 进 行读写操作，并且在定义p时就必须初始化（因为在后面不能执行“p=..”的操作，因此就不能在后面初始化，因此只能在定义时初始化）。（“某个固定的位 置”是相对于char *p来说所限定的内容）
       可以总结以上3点为：char *p中的指针p通常是”万能”的工作指针 ，而（2）和（3）只是在（1）的基础上加了些特定的限制 ，这些限制在程序中并不是必须的，只是为了防止程序员的粗心大意而产生事与愿违的错 误。
另外，要明白“每块内存空间都可有名字；每块内存空间内容皆可变（除非有所限） ” 。

       比如函数里定义的char s[]="hello";事实上在进程的栈内存里开辟了6个变量共6个字节的空间，其中6个字符变量的名字分别为：s1[0]、s1[1]、 s1[2]、s1[3]、s1[4]、s1[5]（内容是'/0'）
{
       待验证 (见后面问题3的分析) ： 还有一个4字节的指针变量s 。不过s是“有所限制”的，属于char *const类型，也就是前面说的   (3)这种情况,s一直指向s［0］,    即（*s==s[0]=='h'）,可以通过*s='k'来改变s所指向的 s[0]的值，但不能执行（char *h＝“aaa”;s=h;）来对s另外赋值。
}
       (4)上面的(2)和(3)只是对p进行限定，没有也不能对p所指向的空间进行限定，对于"char s[]="hello";const char*p=s;" 虽然不能通过*(p+i)='x'或者p[i]='x'来修改数组元素s[0]～s[4]的值，但可以通过*(s+i)='x'或者s[i]='x'来修改原数组元素的值－－RAM里内存单元的可读可写属性不因对工作指针的限定而改变，而只会因对其本身的限定而改变。如const char c＝'A',c是RAM里一个内存单元（8字节）的名字，该内存单元的内容只可读，不可写。

       (5)const char **p或者char const**p ：涉及两个指针p和 *p。由于const修饰char ，对指针p没有任何限定，对指针*p进行了上面情况(2)的限定。
      (6)char *const *p：涉及两个指针p和 *p。由于const修饰前面的char*,也就是对p所指向的内容*p进行了限定(也属于前面的情况(2))。而对*p来说，由于不能通过"*p＝..."来进行另外赋值，因此属于前面的情况(3)的限定。
      (7)char **const p ： 涉及两个指针p和 *p，const修饰p，对p进行上面情况(3)的限定，而对*p,没有任何限定。

四、关于char **p 、const char **p的类型相容性问题

    1。问题
        char *p1;const *p2=p1;//合法
        char **p1;const  char**p2=p1;//不合法，会有警告warning: initialization from incompatible pointer type
        char **p1;char const**p2=p1;//不合法，会有警告warning: initialization from incompatible pointer type
        char**p1;char*const*p2=p1;//合法
    2。判断规则
        明确const修饰的对象！对于指针p1，和p2，若要使得p2=p1成立，则可读做 ：
      “p1是指向X类型的指针，p2是指向“带有const限定”的X类型的指针 “。
        char *p1;const *p2=p1;//合法:p1是指向（char）类型的指针，p2是指向“带有const限定"的(char)类型的指针。
        char **p1;const  char**p2=p1;//不合法:p1是指向（char*）类型的指针,p2是指向 ((const char)*)类型的指针。
        char **p1;char const**p2=p1;//不合法;与上等价。
        char**p1;char*const*p2=p1;//合法:  p1是指向（char *）类型的指针，p2是指向“带有const限定"的(char*)类型的指针。

五、其他

    1。 含有const的单层或双层指针的统一读法：
         “p是一个指针，是一个［“带有const限定”的］指向［”带有const限定”的］X类型的指针”。
    2。 定义时const修饰的对象是确定的，但不能在定义时加括号，不然就和定义时用“（）”表示的函数类型相混淆了！因此定义时不能写(char *)const *p或者(const char) **p。

六、问题探讨

问题1 ： 例如： const char wang[]={"wang"}; char *p; p=wang; 是错误的。 所以char *p中的P不能指向常变量。 

在ubuntu 10.04（gcc 4.4.3）下做了如下测试： 

 #include<stdio.h>
   int main()
   {
     const char wang[]={"wang"};
     char *p;
     p=wang;
     p[2]='c';
     printf("p is %s/n",p);
     return 0;
  }

编译 ：
       gcc -o test_const test_const.c
输出如下 ：
       test_const.c: In function ‘main’:
       test_const.c:17: warning: assignment discards qualifiers from pointer target type
执行：
       ./test_const
       p is wacg
结论： 根据本博文中第四点－－相容性问题，将const型的wang赋值给p是不合法的。但编译器对其的处理只是警告，因此执行时通过p修改了只读区域的数据。这应该是该编译器处理不严所致后果，但是在GCC 4.8.1中会直接抛出致命错误： [Error] invalid conversion from 'const char*' to 'char*' [-fpermissive] 

问题2：

在c语言里
// test.c
int main() {
   const char* s1 = "test";
   char *s2 = s1;
   s2 = "It's modified!";
   printf("%s/n",s1);
}
out: It's modified!;
这样也可以吗? 照我的理解岂不是const限定符在c语言里只是摆设一个？

回复：
(1)首先，以上代码编译时会出错warning: initialization discards qualifiers from pointer target type，因为char *s2 = s1和问题1提到的一样，不符合相容规则。

(2)输出结果是正确的，代码分析如下：

int main() 
{
   const char* s1 = "test";  
   // 在只读数据区（objdump -h test后的.rodata区）开辟5字节存储"test",并用s1指向首字符‘t’。 
   char *s2 = s1;                
   //  s2也指向只读数据区中“test”的首字符't'。 
   s2 = "It's modified!";      
   // 在只读数据区开辟15字节存储"It's modified!"，并将s2由指向't'转而指向"It's modified!"的首字符'I'。 
   printf("%s/n",s1);          
   // 从s1所指的‘t’开始输出字符串"test"。 
}

(3)总结：

提问者的误区在于，误以为s2 = "It's modified!"是对“test”所在区域的重新赋值，其实这里只是将“万能”工作指针s2指向另外一个新开辟的区域而已。比如若在char *s2 = s1后再执行s2[2]='a'则是对“test”的区域进行了写操作，执行时会出现段错误。但这个段错误其实与const没有关系，因为“test”这块区域本身就是只读的。为了防止理解出错，凡事对于对指针的赋值（比如 s2 = "It's modified!" ），则将其读做：将s2指向“ It's modified! ”所在区域的首字符。

(4)额外收获：执行gcc -o test test.c后，“test”、“It's modified!”、"%s/n"都被作为字符串常量存储在二进制文件test的只读区 域 (.rodata)。事实上，一个程序从编译到运行，对变量空间分配的情况如下：
A。赋值了的全局变量或static变量=>放在可执行文件的.data段。
B。未赋值的全局变量或static变量＝>放在可执行文件的.bss段。
C。代码中出现的字符串常量或加了const的A＝>放在可执行文件的.rodata段。
D。一般的局部变量＝>在可执行文件中不占空间，在该二进制文件作为进程在内存中运行时才为它分配栈空间。
E。代码中malloc或new出的变量＝>在可执行文件中不占空间，在该二进制文件作为进程在内存中运行时才为它分配堆空间。

对const关键字的理解

目前在进行C语言补习时，发现很多的同学对于const这个关键字的理解存在很大的误解。现在总结下对这个关键字理解上的误区，希望在以后的编程中，能够灵活使用const这个关键字。
1、 const修饰的变量是常量还是变量
       对于这个问题，很多同学认为const修饰的变量是不能改变，结果就误认为该变量变成了常量。那么对于const修饰的变量该如何理解那？
下面我们来看一个例子：

int main()
{
        char buf[4];
        const int a = 0;
        a = 10;
}

这个比较容易理解，编译器直接报错，原因在于“a = 10；”这句话，对const修饰的变量，后面进行赋值操作。这好像说明了const修饰的变量是不能被修改的，那究竟是不是那，那么下面我们把这个例子修改下：

#include<cstdio>

int main()
{
    char buf[4];
    const int a = 0;
    buf[4] = 97;
    printf("the a is %d/n",a);
}

其中最后一句printf的目的是看下变量a的值是否改变，根据const的理解，如果const修饰的是变量是不能被修改的话，那么a的值一定不会改变，肯定还是0。但是在实际运行的结果中，我们发现a的值已经变为97了。这说明const修饰的变量a，已经被我们程序修改了。
那综合这两个例子，我们来分析下，对于第二例子，修改的原因是buf[4]的赋值操作，我们知道buf[4]这个变量已经造成了buf这个数组变量的越界访问。buf数组的成员本身只有0,1,2,3，那么buf[4]访问的是谁那，根据局部变量的地址分配，可以知道buf[4]的地址和int a的地址是一样，那么buf[4]实际上就是访问了const int a；那么对buf[4]的修改，自然也修改了const int a的空间，这也是为什么我们在最后打印a的值的时候看到了97这个结果。
那么我们现在可以知道了，const修饰的变量是不具备不允许修改的特性的，那么对于第一个例子的现象我们又如何解释那。
第一个例子，错误是在程序编译的时候给出的，注意这里，这个时候并没有生成可执行文件，说明const修饰的变量可否修改是由编译器来帮我们保护了。而第二个例子里，变量的修改是在可执行程序执行的时候修改的，说明a还是一个变量。
综上所述，我们可以得出一个结论，那就是const修饰的变量，其实质是告诉程序员或编译器该变量为只读，如果程序员在程序中显示的修改一个只读变量，编译器会毫不留情的给出一个error。而对于由于像数组溢出，隐式修改等程序不规范书写造成的运行过程中的修改，编译器是无能为力的，也说明const修饰的变量仍然是具备变量属性的。
2、 被const修饰的变量，会被操作系统保护，防止修改
      如果对于第一个问题，有了理解的话，那么这个问题，就非常容易知道答案了。]const修饰的变量是不会被操作系统保护的。其原因是操作系统只保护常量，而不会保护变量的读写。那么什么是常量？比如“hello world”这个字符串，常数1,2就是被称常量。
对于这个问题的另一种证明方法，可以看下面这个程序：

int main()
{
    const int a;
    char *buf = "hello world";
    printf("the &a is %p, the buf is %p/n",&a, buf);
    return 0;
}

可以发现buf保存的地址是在0x08048000这个地址附近的，而a的地址是在0xbf000000这个地址附近的，而0x08048000附近的地址在我们linux操作系统上是代码段。这也说明了常量和变量是存放在不同区域的，自然操作系统是会保护常量的。
如果我们知道这个道理后，再看下面的题目：

程序1

#include<stdio.h>
int main()
{
 	char *buf = "hello";
 	buf[0]='a';
 	printf("the buf is %s\n",buf);
 	return 0;
}

运行崩溃

程序2

#include<stdio.h>
int main()
{
	char s[6]="hello";
 	char *buf=s; 
 	buf[0]='a';
 	printf("the buf is %s\n",buf);
 	return 0;
}

运行正常

思考下，这两个程序的运行结果为什么会出现这样的区别呢？