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

本文深入剖析C语言中const关键字的用法及其对指针的影响,详细解读const修饰不同类型变量的意义,帮助读者掌握const在实际编程中的应用。

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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,因为在定义时"()"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 : 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 “。只要二者的X类型一样,就是合法的

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”。

l例如:const char* const *p就是说:p是一个带有const限定的指向带有const限定的(char*)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(由于博文后的留言有字符数目限制,将回复移到这里)

问题1 (见博文后留言):讲解非常好,不过有个问题想探讨下: 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。 (1)需要补充纠正。

回复 : 你好!谢谢指正!我在ubuntu 10.04(gcc 4.4.3)下做了如下测试:
//test_const.c
#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,不知你用的什么编译器?

问题2 回答 http://www.linuxsir.org/bbs/showthread.php?t=239058 提到的问题

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。

问题3:(待进一步分析) 验证博文中 三(3)提到的是否为s分配空间,初步分析结果为:不分配!文中的s只是s[0]的地址的代号而已。

#include<stdio.h>
int main() {
int a=3;
char s1[] = "test";
int b=4;
char s2[] ="test2";
printf("the address of a is %u\n",&a);
printf("s1 is %u\n",s1);
printf("the address of s1 is %u\n",&s1);
printf("the address of b is %u\n",&b);
printf("s2 is %u\n",s2);
printf("the address of s2 is %u\n",&s2);
}

输出结果:


the address of a is 3213037836
s1 is 3213037827
the address of s1 is 3213037827
the address of b is 3213037832
s2 is 3213037821
the address of s2 is 3213037821


由结果可以看出,编译器做了些优化。

七、其他相关经典文章转载


王海宁,华清远见嵌入式学院讲师,对const关键字的理解

http://www.embedu.org/Column/Column311.htm


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:

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”这个字符串就是被称为字符串常量。

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);
}

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:

int main
{
char *buf = “hello”;

buf[0] = ‘a’;
printf(“the buf is %s\n”,buf);
}

我们可以思考下,这个程序的运行结果会是什么呢?


转自:http://www.cnblogs.com/rushuizhijing/archive/2011/08/26/2154737.html


进入原贴讨论:http://bbs.bccn.net/thread-66030-1-1.html

关于C的关键字——const的理解和用法

    const在C中的用法很灵活(相信C++中也一样),个人感觉对之既爱又恨,有时候感觉const很好用,同时又经

常会因为它的优点而犯错,犯错的原因除了粗心之外,另一个更重要的,就是以前对const理解不到位。于是今天

自己写成一篇小总结。如果是初学者,建议好好看一下,相信帮助比较大;如果是高手,请不吝赐教!

    上面写了一段废话,就算是小序吧:)接下来就是正文;

    一、关于const的具体定义:

       ——个人感觉很难对它下一个标准的定义,因为的用法很灵活,似乎对它定义后总无法让人能够明白它的

意思,而且容易让人产生误解(也许是偶水平太菜了)。例如,把它有定义:一个能够让变量变成无法修改的常量

的关键字。那么,这样的话,就可能让人误解为只要有const在定义变量里面,那变量就无论怎样都无法修改。这

样的理解是很片面的(下面用法方面将对这问题做探讨)。因此,本人在此不敢对它下定义,其他参考书好象也没

有下定义。

    二、关于const的具体作用
        ——const作用就灵活了,一个表达式中const放置的位置不同,效果可能就不一样了。下面分具体情况分

析(当然,所举的情况并非覆盖全部情况)
        A。const最经常的用法
           1.为了防止传递的函数参数不被修改,在调用函数的形参中用const关键字.
               //Example ->

               int FindNum(const int array[], int num, int conut);//声明函数

               //code...

               int FindNum(const int array[], int num, int count)
               {
                          int i;
                          int flag = 1;

                          for (i = 0; (i < count) && flag; i++)
                          {
                                   if (array[i] == num)
                                   {
                                           flag = 0;
                                           break;
                                   }
                           }
                           return flag;
                }
                //code...
                
           上面这例子中,编译器会把array[]当作常量数据的数组看待。所以,假如你不小心给数组赋值,那么

,编译器就会报错了。因此,当你不需要也不想修改数组的数据时,最好用const把数组定义为常量数组。

           2.const可以用来创建数组常量、指针常量、指向常量的指针等:
             const char ch = 'a';
             const int a[5] = {1, 2, 3, 4, 5};  
             const int *p = a;              //a是一个数组的首地址.p是指向常量的指针
             int * const p = a;             //a是一个数组的首地址.p是指针常量;
             const int * const p = a;    //a是一个数组的首地址。p是指向常量的指针常量

             前两种情况很简单,现在着重分析一下后三种用法,因为这3种情况容易出错,偶就有时候怕用错了

刚脆不用const.

             ——const int *p = a;       //p是指向常量的指针,因此,不可以通过给指针赋值来改变数组

                                                   //中的数据,例如:
                                                   // *p = 10;       /*错误*/
                                                   // *(p + 2) = 1;  /*错误*/

                                                   //假如指向常量指针可以改变值,那么,就等于也改变了数组的数  

                                                   //据了。假如你不理解,偶倒有一个办法让你理解,你就想你和一  

                                                   //个人绑在一起,有可能你移动了位置而他不跟着你移动吗!哈哈

             ——int * const p = a;       //看这表达式,const的位置和第一个不同吧!他们的用法和作用  

                                                    //就完全不一样了。这时候p是指针常量,我们知道,指针是指向  

                                                    //了一个数组的首地址,那么,它的位置就不可以改变了。但是你  

                                                   //现在应该和第一个表达式比较了,现在的数组并不是常量数组,  

                                                   //所以数组的数据是可以改变的,而指针这时候它是不可以移动的  

                                                   //,指向数组第一个数据,所以它可以而且只可以改变数组第一个  

                                                  //数据的值。这一点请别误解,指针常量只是它的地址不可以改变  

                                                  //,并不是它指向的内容一定不可以改变,这一点切记!

                                                  //好啦。假如你又不理解,偶又有一个比较形象的例子来说明:

                                                  //假如有一个固定的人拉着另外一个人的手,注意,固定的人相当  

                                                   //于他是不可以由其他人来替换的。但是他可以拉其他人的手啊,  

                                                  //并不一定规定他必须拉同一个人的手啊。现在你应该可以有个比  

                                                  //较深的印象和理解吧:P

                                                  //下面举几个例子帮助理解:
                                                  //  *p = 2;          /*可以*/
                                                 //  *(p+1) = 10;     /*可以*/
                                                 //  p++;             /*不可以*/

            ——const int * const p = a; //假如前面两种表达式的本质你理解了,这种表达式你来理解根本

                                         //没有问题,const现在有两个,而且一个const的位置是第一种情  

                                         //况的位置,第二个const是第二种情况的位置,所以这表达式的功  

                                         //能就是前两种情况的作用总合。这里不多说!

                                         //下面举几个例子帮助理解:
                                         //  *p = 2;             /*不可以*/
                                         //  *(p + 2) = 10;   /*不可以*/
                                         //  p++;                /*不可以*/

        B。const并不会阻止参数的修改

           之所以把这作为一点来谈,就是因为有一些朋友可能会以为在函数参数中用了const就一定不可以改变

参数,这实际上是错误的理解,因为,它并不阻止参数的修改,下面举个简单的例子来阐述一下;

           #include<stdio.h>
           #include<ctype.h>
          
           void ChangeStr(const char *String);
  
           int main(void)
           {
                    char str[] = "The C programme";

                    Change(str);
                    printf(str);
                    
                    system("Pause");
                    return 0;
            }

            void ChangeStr(const char *String)
            {
                    char *Source = (char *)String;
              
                    while (*Source)
                    {
                               *Source = toupper(*Source);
                               Source++;
                    }
             }

             //end

             上面的程序把字符串中的每个字符都转换成大写字母了。因为*String把地址给了*Source,而

*Source的值的改变编译器并不干涉,可能有的编译器会发出警告之类。上面的程序只是为了说明const并不会阻止

参数的修改,如果象上面程序那样,个人感觉没什么意义,只会让人容易混乱而已。

        关于CONST的用法和理解本人也就只能说这么多了,当然,很可能有更多高级或者少用的用法,由于水平

和经验有限,确实不能再说些什么。

  三、参考文献
      ——《C primer plus 5th》 


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