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文章目录
- 前景回顾：上一篇指针核心知识点速记 📝
- 一、const 修饰指针：限制指针的修改权限 🔒
- 1. const 修饰变量：常变量的特性
- 补充方法：使用指针间接修改常变量
- 2. const 修饰指针变量：不同位置的不同效果
- 代码验证示例
- 二、野指针：C语言中的危险隐患 💣
- 1. 野指针的定义
- 2. 野指针的三大成因 🚫
- ① 指针未初始化
- ② 指针越界访问
- ③ 指针指向的空间被释放
- 3. 规避野指针的四大方法 ✅
- ① 指针必须初始化
- ② 避免指针越界访问
- ③ 指针不用时及时置`NULL`，使用前检查有效性
- ④ 避免返回局部变量的地址
- 三、assert 断言：程序运行时的检查工具 🛂
- 1. assert 的基本概念
- 2. assert 的使用示例
- 3. assert 的优势
- ① 精准定位问题
- ② 可以灵活开启和关闭
- 四、指针的使用和传址调用：指针的实际应用 💪
- 1. 模拟实现 strlen 函数
- 2. 值调用与传址调用：交换两个整数的对比
- ① 值调用：无法实现交换功能
- ② 传址调用：成功实现交换功能
- 写在最后 📝
继上一篇的指针基础内容后，本篇将继续深入讲解指针的进阶知识，主要包含const修饰指针、野指针、assert断言以及指针的使用和传址调用四个核心模块，内容详实且条理清晰，帮助大家彻底掌握这些关键知识点。
前景回顾：上一篇指针核心知识点速记 📝
上一篇文章链接：【C语言指针精讲】从内存到运算，吃透指针核心逻辑
要学好本篇的进阶内容，需要先巩固上一篇的关键知识点，打好扎实的基础:
- 内存与地址：内存以1字节为基本存储单元，每个单元都有唯一的编号，这个编号就是地址，也被称为指针。
- 指针变量：是专门用于存储地址的变量，定义格式为
类型* 变量名，使用&可以获取变量的地址，使用*可以解引用指针，从而操作目标变量。 - 指针大小：仅与系统位数相关，32位系统下指针变量占4字节，64位系统下占8字节，和指针指向的变量类型没有关系。
- 指针类型的意义：决定了解引用时操作的字节数，以及指针进行±整数运算时的步长，例如
int*类型指针步长为4，char*类型指针步长为1。 - 指针运算：支持±整数、指针减指针（要求两个指针指向同一块连续内存）以及关系运算，是高效遍历数组的重要方式。
一、const 修饰指针：限制指针的修改权限 🔒
在C语言中，const的作用是限制变量或指针的修改权限，让程序的逻辑更加严谨。我们可以分为两种情况来理解它的用法。
1. const 修饰变量：常变量的特性
被const修饰的变量会成为常变量，它的本质仍然是变量，但无法直接对其进行修改操作。
#include<stdio.h>intmain(){constintn=10;// n为常变量，不能直接修改// n=100; // 报错，直接修改常变量的操作不被允许printf("%d\n",n);// 输出：10return0;}补充方法：使用指针间接修改常变量
虽然不能直接修改常变量的值，但可以借助指针，间接修改常变量对应的内存数据。
#include<stdio.h>intmain(){constintn=10;int*p=&n;// 让指针指向常变量n的地址*p=100;// 通过解引用指针，间接修改n的值printf("%d\n",n);// 输出：100return0;}2. const 修饰指针变量：不同位置的不同效果
const修饰指针变量时，放置的位置不同，产生的限制效果也截然不同，核心判断依据是const在*的左侧还是右侧。
const的位置 | 格式示例 | 限制规则 |
|---|---|---|
*左边 | const int *p/int const *p | 限制的是指针指向的内容，*p的值不能修改，但指针变量p本身可以指向其他地址 |
*右边 | int *const p | 限制的是指针变量本身，p不能指向其他地址，但指针指向的内容*p可以修改 |
*两边 | const int *const p | 对指针和指针指向的内容都有限制，p不能更换指向，*p的值也不能修改 |
代码验证示例
#include<stdio.h>intmain(){constintn=10;intb=20;// 情况1：const在*左边constint*p1=&n;// *p1 = 100; // 报错，无法修改指针指向的内容p1=&b;// 合法，指针可以指向其他地址// 情况2：const在*右边int*constp2=&n;*p2=100;// 合法，可以修改指针指向的内容// p2 = &b; // 报错，指针不能指向其他地址printf("%d\n",n);return0;}二、野指针：C语言中的危险隐患 💣
野指针是C语言编程中需要重点防范的问题，一旦出现野指针，很容易导致程序崩溃或出现不可预期的错误。
1. 野指针的定义
野指针指的是指向位置不可知的指针，具体来说，就是指针指向的内存空间不属于当前程序，对这类指针进行访问或操作，属于非法的内存操作。
2. 野指针的三大成因 🚫
① 指针未初始化
局部指针变量如果在定义时没有进行初始化，编译器会为其分配一个随机的内存地址，这个指针就会成为野指针。
#include<stdio.h>intmain(){int*p;// 局部指针变量未初始化，指向随机地址*p=20;// 操作野指针，会导致程序异常return0;}② 指针越界访问
当指针的操作范围超出了目标内存的合法边界时，指针就会变成野指针，最常见的场景是数组遍历的越界。
#include<stdio.h>intmain(){intarr[10]={0};int*p=&arr[0];for(inti=0;i<=11;i++)// 循环次数超出数组元素个数，导致越界{*(p++)=i;// 指针越界后，转变为野指针}return0;}③ 指针指向的空间被释放
函数内部的局部变量，其生命周期仅限于函数运行期间，函数执行结束后，局部变量的内存空间会被系统回收。如果函数返回局部变量的地址，得到的指针就是野指针。
#include<stdio.h>int*test(){intn=100;// n是局部变量，函数结束后内存会被释放return&n;// 返回局部变量的地址，得到野指针}intmain(){int*p=test();printf("%d\n",*p);// 非法访问已释放的内存，结果不可预期return0;}3. 规避野指针的四大方法 ✅
① 指针必须初始化
- 如果明确知道指针的指向，直接将目标变量的地址赋值给指针；
- 如果暂时不确定指针的指向，就将
NULL赋值给指针。NULL是C语言定义的常量，本质是地址0，这个地址无法进行读写操作。
inta=10;int*p1=&a;// 明确指向，初始化方式安全int*p2=NULL;// 暂时无指向，赋值为NULL② 避免指针越界访问
指针只能访问当前程序已经申请过的内存空间，在编写代码时，要严格控制指针的操作范围，杜绝越界情况的发生。
③ 指针不用时及时置NULL，使用前检查有效性
当指针使用完毕后，将其赋值为NULL，后续再次使用这个指针前，先判断它是否为NULL，确认非空后再进行操作。
#include<stdio.h>intmain(){intarr[10]={1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};int*p=&arr[0];for(inti=0;i<10;i++){*(p++)=i;}p=NULL;// 指针使用完毕，置为NULL// 重新使用前进行检查p=&arr[2];if(p!=NULL)// 确认指针非空{// 执行安全的操作}return0;}④ 避免返回局部变量的地址
局部变量的作用域仅限于函数内部，函数执行结束后其内存会被回收，因此不要将局部变量的地址作为函数的返回值。
三、assert 断言：程序运行时的检查工具 🛂
assert断言是C语言中用于程序调试的重要工具，能够帮助开发者在程序运行过程中，及时发现隐藏的问题。
1. assert 的基本概念
assert是定义在<assert.h>头文件中的宏，它接收一个表达式作为参数，运行时的判断规则如下：
- 如果表达式的结果为真（非0），程序正常执行，
assert不会产生任何影响； - 如果表达式的结果为假（0），程序会立刻终止运行，并在标准错误流中输出错误信息，包括未通过的表达式、所在的文件名和行号。
2. assert 的使用示例
#include<stdio.h>#include<assert.h>intmain(){int*p=NULL;assert(p!=NULL);// 检查指针是否为空printf("程序正常运行\n");// 表达式为假，此句不会执行return0;}程序运行后会输出报错信息，示例如下：Assertion failed: p != NULL, file xxx.c, line 5
assert的检查范围不局限于指针，任何表达式都可以作为它的参数：
#include<stdio.h>#include<assert.h>intmain(){inta=10;assert(a==5);// 检查变量a的值是否为5printf("程序正常运行\n");return0;}3. assert 的优势
① 精准定位问题
当程序出现问题时，assert能够直接指出错误所在的文件和行号，无需开发者手动添加调试代码，大大提升调试效率。
② 可以灵活开启和关闭
如果确认程序没有问题，不需要再进行断言检查，可以在引入<assert.h>头文件之前，定义宏NDEBUG，这样编译器就会禁用当前文件中所有的assert语句。
#defineNDEBUG// 定义该宏，禁用assert#include<assert.h>一般情况下，Debug版本的程序默认开启assert，Release版本的程序默认禁用assert。
四、指针的使用和传址调用：指针的实际应用 💪
学习指针的最终目的是将其运用到实际编程中，接下来通过两个经典案例，讲解指针的实用技巧。
1. 模拟实现 strlen 函数
strlen是C语言的库函数，定义在<string.h>头文件中，功能是统计字符串中\0之前的字符个数。函数原型为size_t strlen(const char *str);。
在模拟实现这个函数时，const和assert都能发挥重要作用：
#include<stdio.h>#include<assert.h>size_tmy_strlen(constchar*p)// const修饰，保证不会修改字符串内容{assert(p!=NULL);// 断言检查，防止空指针解引用size_tcount=0;while(*p!='\0')// 遍历字符串，直到遇到结束符{count++;p++;// 指针移动，指向下一个字符}returncount;}intmain(){chararr[]="abcdef";size_tlen=my_strlen(arr);printf("%zd\n",len);// 输出：6return0;}关键点解析：const char *p的写法可以避免函数内部意外修改字符串内容；assert(p != NULL)能够防止传入空指针导致程序崩溃。
2. 值调用与传址调用：交换两个整数的对比
我们以编写交换两个整数的函数为例，对比值调用和传址调用的区别。
① 值调用：无法实现交换功能
值调用时，函数的形参是实参的临时拷贝，形参拥有独立的内存空间，对形参的修改不会影响到实参。
#include<stdio.h>voidSwap(intx,inty)// x、y是实参的临时拷贝{intz=x;x=y;y=z;}intmain(){inta=10,b=20;printf("交换前:a=%d b=%d\n",a,b);// 输出：交换前:a=10 b=20Swap(a,b);// 值调用，传递的是变量的值printf("交换后:a=%d b=%d\n",a,b);// 输出：交换后:a=10 b=20return0;}② 传址调用：成功实现交换功能
传址调用时，函数接收的是实参的地址，通过指针解引用，可以直接操作实参对应的内存空间，从而实现修改实参的目的。
#include<stdio.h>voidSwap2(int*pa,int*pb)// 接收实参的地址{intc=*pa;// c获取a的值*pa=*pb;// 将b的值赋给a*pb=c;// 将原来a的值赋给b}intmain(){inta=10,b=20;printf("交换前:a=%d b=%d\n",a,b);// 输出：交换前:a=10 b=20Swap2(&a,&b);// 传址调用，传递变量的地址printf("交换后:a=%d b=%d\n",a,b);// 输出：交换后:a=20 b=10return0;}核心逻辑：传址调用突破了函数的局部限制，让函数内部能够直接对主函数中的变量进行修改。
写在最后 📝
本篇的指针进阶知识点，核心围绕安全与实用两个关键词展开：
const的合理使用，能够限制指针和变量的修改权限，让程序逻辑更加严谨；- 认清野指针的成因，并掌握对应的规避方法，是保证程序稳定运行的关键；
assert断言是高效的调试工具，能够帮助开发者快速定位程序问题；- 传址调用是指针的核心应用场景之一，能够实现函数对外部变量的修改操作。
指针的学习需要循序渐进，建议大家多编写代码、多调试运行，观察指针的指向变化，加深对知识点的理解。下一篇我们将继续讲解指针与，敬请关注。
