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嵌入式C語言中const的多種用法

工程師進(jìn)階筆記 ? 來源:嵌入式專欄 ? 2023-01-05 10:04 ? 次閱讀

	
		

有時(shí)候我們希望定義這樣一種變量,它的值不能被改變,在整個(gè)作用域中都保持固定。

例如,用一個(gè)變量來表示班級(jí)的最大人數(shù),或者表示緩沖區(qū)的大小。為了滿足這一要求,可以使用const關(guān)鍵字對(duì)變量加以限定:
const int MaxNum = 100;  //班級(jí)的最大人數(shù)
這樣 MaxNum 的值就不能被修改了,任何對(duì) MaxNum 賦值的行為都將引發(fā)錯(cuò)誤:
MaxNum = 90;  //錯(cuò)誤,試圖向 const 變量寫入數(shù)據(jù)
我們經(jīng)常將 const 變量稱為常量(Constant)。創(chuàng)建常量的格式通常為:
const type name = value;
const 和 type 都是用來修飾變量的,它們的位置可以互換,也就是將 type 放在 const 前面:
type const name = value;

但我們通常采用第一種方式,不采用第二種方式。另外建議將常量名的首字母大寫,以提醒程序員這是個(gè)常量。

由于常量一旦被創(chuàng)建后其值就不能再改變,所以常量必須在定義的同時(shí)賦值(初始化),后面的任何賦值行為都將引發(fā)錯(cuò)誤。一如既往,初始化常量可以使用任意形式的表達(dá)式,如下所示:

#include 
int getNum(){
    return 100;
}
int main(){
    int n = 90;
    const int MaxNum1 = getNum();  //運(yùn)行時(shí)初始化
    const int MaxNum2 = n;  //運(yùn)行時(shí)初始化
    const int MaxNum3 = 80;  //編譯時(shí)初始化
    printf("%d, %d, %d
", MaxNum1, MaxNum2, MaxNum3);
    return 0;
}

運(yùn)行結(jié)果:
100, 90, 80

1

const 和指針

const 也可以和指針變量一起使用,這樣可以限制指針變量本身,也可以限制指針指向的數(shù)據(jù)。const 和指針一起使用會(huì)有幾種不同的順序,如下所示:

const int *p1;
int const *p2;
int * const p3;
在最后一種情況下,指針是只讀的,也就是 p3 本身的值不能被修改;在前面兩種情況下,指針?biāo)赶虻臄?shù)據(jù)是只讀的,也就是 p1、p2 本身的值可以修改(指向不同的數(shù)據(jù)),但它們指向的數(shù)據(jù)不能被修改。

當(dāng)然,指針本身和它指向的數(shù)據(jù)都有可能是只讀的,下面的兩種寫法能夠做到這一點(diǎn):

const int * const p4;
int const * const p5;
const 和指針結(jié)合的寫法多少有點(diǎn)讓初學(xué)者摸不著頭腦,大家可以這樣來記憶:const 離變量名近就是用來修飾指針變量的,離變量名遠(yuǎn)就是用來修飾指針指向的數(shù)據(jù),如果近的和遠(yuǎn)的都有,那么就同時(shí)修飾指針變量以及它指向的數(shù)據(jù)。

2

const 和函數(shù)形參

C語言中,單獨(dú)定義 const 變量沒有明顯的優(yōu)勢(shì),完全可以使用#define命令代替。const 通常用在函數(shù)形參中,如果形參是一個(gè)指針,為了防止在函數(shù)內(nèi)部修改指針指向的數(shù)據(jù),就可以用 const 來限制。

在C語言標(biāo)準(zhǔn)庫中,有很多函數(shù)的形參都被 const 限制了,下面是部分函數(shù)的原型:

size_t strlen ( const char * str );
int strcmp ( const char * str1, const char * str2 );
char * strcat ( char * destination, const char * source );
char * strcpy ( char * destination, const char * source );
int system (const char* command);
int puts ( const char * str );
int printf ( const char * format, ... );
我們自己在定義函數(shù)時(shí)也可以使用 const 對(duì)形參加以限制,例如查找字符串中某個(gè)字符出現(xiàn)的次數(shù):
#include 
size_t strnchr(const char *str, char ch){
    int i, n = 0, len = strlen(str);
    for(i=0; i
        if(str[i] == ch){
            n++;
        }
    }


    return n;
}
int main(){
    char *str = "http://c.biancheng.net";
    char ch = 't';
    int n = strnchr(str, ch);
    printf("%d
", n);
    return 0;
}
運(yùn)行結(jié)果:

3

根據(jù) strnchr() 的功能可以推斷,函數(shù)內(nèi)部要對(duì)字符串 str 進(jìn)行遍歷,不應(yīng)該有修改的動(dòng)作,用 const 加以限制,不但可以防止由于程序員誤操作引起的字符串修改,還可以給用戶一個(gè)提示,函數(shù)不會(huì)修改你提供的字符串,請(qǐng)你放心。

3

const 和非 const 類型轉(zhuǎn)換

當(dāng)一個(gè)指針變量 str1 被 const 限制時(shí),并且類似const char *str1這種形式,說明指針指向的數(shù)據(jù)不能被修改;如果將 str1 賦值給另外一個(gè)未被 const 修飾的指針變量 str2,就有可能發(fā)生危險(xiǎn)。因?yàn)橥ㄟ^ str1 不能修改數(shù)據(jù),而賦值后通過 str2 能夠修改數(shù)據(jù)了,意義發(fā)生了轉(zhuǎn)變,所以編譯器不提倡這種行為,會(huì)給出錯(cuò)誤或警告。

也就是說,const char *和char *是不同的類型,不能將const char *類型的數(shù)據(jù)賦值給char *類型的變量。但反過來是可以的,編譯器允許將char *類型的數(shù)據(jù)賦值給const char *類型的變量。

這種限制很容易理解,char *指向的數(shù)據(jù)有讀取和寫入權(quán)限,而const char *指向的數(shù)據(jù)只有讀取權(quán)限,降低數(shù)據(jù)的權(quán)限不會(huì)帶來任何問題,但提升數(shù)據(jù)的權(quán)限就有可能發(fā)生危險(xiǎn)。

C語言標(biāo)準(zhǔn)庫中很多函數(shù)的參數(shù)都被 const 限制了,但我們?cè)谝郧暗木幋a過程中并沒有注意這個(gè)問題,經(jīng)常將非 const 類型的數(shù)據(jù)傳遞給 const 類型的形參,這樣做從未引發(fā)任何副作用,原因就是上面講到的,將非 const 類型轉(zhuǎn)換為 const 類型是允許的。

下面是一個(gè)將 const 類型賦值給非 const 類型的例子:

#include 


void func(char *str){ }


int main(){
    const char *str1 = "c.biancheng.net";
    char *str2 = str1;
    func(str1);
    return 0;
}

第7、8行代碼分別通過賦值、傳參(傳參的本質(zhì)也是賦值)將 const 類型的數(shù)據(jù)交給了非 const 類型的變量,編譯器不會(huì)容忍這種行為,會(huì)給出警告,甚至直接報(bào)錯(cuò)。

審核編輯 :李倩


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