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如何区分C/C 常量指针和指针常量

发布时间:2017-12-13   编辑:www.jquerycn.cn
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常量指针是指向常量的指针,指针指向的内存地址的内容是不可修改的。指针常量是指针的常量,它是不可改变地址的指针,但可以对它所指向的内容进行修改。

C 中的常量指针和指针常量是很容易混乱。其实本来没什么,这无非是const int *p与int* const p的区别, 但一涉及到起名字,特别是给他们戴上“常量指针”和“指针常量”的中文帽子,由于作者和译者(针对外文书)的不同,就出现了“张冠李戴”和“李冠张戴”的乱像,不知道谁是谁了,弄得人一头雾水,尤其是对于初学者。本文的目的就是针对这一细节,为大家将两者理清楚,同时说明在使用上的区别。

注意:1.const int *p也可写成int const *p,即C 中const int和int const无区别,这使得本来就很乱的局面更加麻烦,本文中我只使用const int,以后不再说明。

2.如果您讨厌??拢?幌胙А案苫酢保??梢灾苯犹?健鞍材鼙嫖沂切鄞啤??卸戏椒ā币唤冢ㄔ谙录际跤邢蓿?筒簧柚靡趁婺谔??耍??br/>
在理清楚之前,让 我们先简单看看当前“乱象丛生”的现状吧。

一、const遇上指针

同样的问题,相反的解释

1.标新立异的少数派

C Primer第五版的提法可谓与其它C 书籍背道而驰,它的提

    常量指针——int* const p

指向常量的指针——const int *p

在英文版中,int* const p被称为const pointer,于是中文版将其译为常量指针;而const int *p被称为pointer to const,但对应的中文版并未将其译为指针常量,而是译为指向常量的指针。

无独有偶,我们国内的书籍《零起点学通C 》(范磊 著 清华大学出版社 2010年版)的提法和C Primer完全一致,将int* const p称为常量指针,而将const int *p称为指向常量的指针。

2.一边倒的大众说辞

更广为流传的提法是

常量指针——const int *p

指针常量——int* const p

明确写有“常量指针”和“指针常量”的书籍在下就见过一本——《C 面向对象程序设计》(郭有强 著 清华大学出版社 2009年版)(从出版年上我们可以大胆推测,相对较老的书会这样提)。更多的书籍的做法是——将int* const p称为指针常量,将const int *p称为指向常量的指针。(可见问题的关键在于int* const p,有的书中将其称为常量指针,如1,有的书中将其称为指针常量,如2)

这里的“一边倒”更主要的是针对网络而言。如果您百度“常量指针和指针常量”,将会看到几乎所有的材料中都采用了2中的提法。如果一个初学者在解决“常量指针和指针常量”的困惑时首先选择了网络途径,那么2的提法应该在他的脑海里根深蒂固了吧。

如果您已经接受了2中的提法,建议您将“常量指针”扩展为“指向常量的指针”,将“指针常量”扩展为“该指针是常量”来帮助您记忆和区别两者的本质。

作者们的拯救

大概一些IT教育者和从业者们也注意到了这一问题,近年来的一些书籍作者们开始用自己的方式来纠正,让我们来看看他们是怎么做的。

1.这样的改变好吗?

《C 程序设计基础》(管建和 著 清华大学出版社 2013年版)中将const int *p称为“常量化指针目标表达式”,而将int* const p称为“常量化指针变量”,试问,这么长的名字,能不能记住?记住了,能不能搞清楚?

2.两个弄不清,干脆叫一个

比较著名的外文书籍《C 高级编程》(这里就中文第二版讲)中在“const指针”的标题下同时介绍了const int *p和int* const p,而没有给他们具体起名字。

在国内,《新标准C 程序设计教程》(郭炜 著 清华大学出版社 2012年版)将const int *p称为常量指针,而在介绍int* const p时写道“还有一种常量指针”。

但这样做仍然不能称之为行之有效,因为这样并没有通过名字将两者从本质上区分,同时“不同的事物,同一个名字”也不便于交流。

3.一种值得推荐的命名法

《C 程序设计教程》(方超昆 著 北京邮电大学出版社 2009年版)和《C 从入门到精通》(人民邮电出版社 2015年版)是这样提的

指向常量的指针变量——const int* p

指向变量的指针常量——int* const p

指向常量的指针常量——const int* const p   //后面会详细说到

这样,谁常谁变就一目了然了,而且名字反应了本质。从第一本书的出版年可以看出,其实这样比较清晰的命名方式好几年前就有了,但可惜的是,直到现在,在众多的C 书籍中,这般清晰的命名方式也并不多见。

在下的用意

一定会有人说:“你说了这么多,并没有给我们带来什么实质性的知识。”在下不反对,其实在下在这一部分的开头已经清醒过大家,可以略过。在下写这部分的用意有四:

1.向读者介绍一下现状和常见的提法。

2.告诉读者该问题上存在的不一致现象,当读者阅读不同的书籍时遇到不一致,不要过于困惑。

3.劝读者不要记忆网上的“常量指针”和“指针常量”,因为这样的命名并不好,许多书籍上也并没有同时提到这两者。

4.表达一下自己希望C 的相关命名实现术语化、标准化、大一统的愿望,尽管在下知道这一点很难实现。

在下怎么看

1.不要使用“常量指针”和“指针常量”,特别是后者,因为它连“表述对象是指针”这层意思都没有清晰地表达出来。

2.建议采用“一种值得推荐的命名法”下的名称来记忆。

3.或者采用在下的建议。现在说明在下的提法

指向常量的指针——const int *p

本身是常量的指针——int* const p

                   所指和本身都是常量的指针——const int* const p

   这里采用“定语 主体”的结构,主体“指针”很好地表现了所描述对象是指针这一本质,而定语部分则描述了特性,同时也将“自己”和“他人”区别开,整体通俗易懂。(在下一直认为,有时一个高大上的名称就是故作高深,而通俗易懂本身就是一种真正的高大上。面向初学者,把话说明白,一直是在下文章的宗旨与追求。)唯一的不足可能是名称有点长,但在下相信,只要足够通俗易懂,长不是障碍。

   从现在开始,我们在后面的讲述中将一直采用这种提法。

二、安能辨我是雄雌——判断方法

相信有些初学者会有这样的困惑:单提名字知道怎么回事,但一看到代码就不知道叫什么名字了,也就无法想起代码的语法特性。这里,在下给大家介绍一种简单易用的判断方法,一看代码就能分析出语法特性。

相信有些读者看到过所谓的“从右往左读”的办法,在下接下来要说的方法和“从右往左读”本质上一样,只不过无论是认知还是操作上都更加简单(起码在下认为是这样,这里就不谦虚了)。方法表述如下:

先找到*,然后看*的两边,右边是对指针p本身的限定,左边是对p所指向的东西的限定。

注:本文中我们将p的所指笼统地称为“东西”。

例如

1.const int *p

*的右边没有限定成分,表明p就是我们熟悉的普通指针,p的内容(即值,也就是它指向的东西的地址)是可以改变的;*的左边是const int,表明p指向的东西是一个const的int,我们不能通过p来修改这个int,因为它是const的。(关于“不能通过p来修改”,我们后边还会详细解释)

2.int* const p

*的右边是const,表明p本身是const的,我们不能对p的内容进行修改(例如 p;是不可以的),*的左边是int,即p指向的东西是普通的int,我们可以通过p来修改它(例如*p=100;是可以的)。

3.const int* const p

*的右边是const,表明指针p本身是const的,*的左边是const int,表明p指向的int也是const的。即这种情况下,p本身不能修改,同时也不能通过p修改它所指向的那个int。

三、天生我材必有用——语法特性

其实在讲判断方法的时候,已经涉及到了各自的语法特性。这里再针对一些细节深入说一下。

1.const int *p

就是所谓的“指向常量的指针”。这里注意,所谓“指向常量”只是这个指针的“一厢情愿”,只是一种效果上的等价。事实上,const int *p=&a;a既可以是常量(const int a=10;)又可以是变量(int a=10;),但p一厢情愿地认为它所指的就是一个常量,所以它不允许通过自己来修改所指,这就造成一种效果上的等价——从p的角度看,它所指的“的确”是常量。所以,对“指向常量的指针”的最佳理解应为:我们不能通过该指针修改它所指向的东西(常量或者变量)。

注意,const int *p=&a;只是说不能通过p来修改a,如果a本身不是const的,通过其它方式修改a自然是可以的(例如直接 a)。

另外一点,由于p本身只是一个普通的指针,所以允许在声明时不初始化。但需要注意的是,我们只是说可以,但并不提倡这样做。在任何时候都不应该让指针无所指,如果在声明一个指针时还不知道让它指向谁,就先将其初始化为nullptr或NULL(nullptr是C 11新特性,用它比用NULL更安全些,这里不详细介绍)。

2.int* const p

就是所谓的“本身是常量的指针”。关于“p本身不能修改但可以通过p修改其所指”这一点,我们在讲判断方法时已经说过,这里主要再说一下p的初始化。

由于p本身是const的,所以在编译的时候必须知道p的值(即p所指向的东西的地址),所以在声明p的同时必须初始化p。但要注意,对于 int* const p=&a,我们只要求a的地址是确定的,但a的值可以不确定。比如下面的代码是可行的

#include<iostream>

using namespace std;

int GetData(int num)
{
    return num;
}

int main()
{
    int a;
    cin >> a;
    int b = GetData(a);
    int* const p = &b;
    cout << *p << endl;
    return 0;
}


由于声明了int b,所以b的地址在编译时是确定的,但很显然,b的值只要在程序运行时才能确定。

另外注意,用nullptr或NULL初始化int* const p没有问题,因为nullptr和NULL都代表有效地址。

3.const int* const p

就是所谓的“所指和本身都是常量的指针”。它的语法特性就是前两者的结合,这里不再赘述。

四、番外篇——说说引用和const引用

文章至此本该结束了,但就C 而言,谈到了指针,似乎自然应该再谈谈引用。于是,在下接着再来简单说说引用和const引用。所谓“简单说说”,是指在下只是做一个简明扼要的介绍,对一些原理和细节不做深入探讨。为什么要在这里说?因为我们的讲述要会用到上面的概念。另外还要注意,我们这里只讨论左值引用,即大家所熟悉的一般引用,对于C 11新特性右值引用,不在讨论之列。

相信大家都知道引用的这些特性

1.如果一个引用和一个东西(这里再次使用“东西”这个词)绑定,那么它就永远只能是这个东西的“别名”,不能再说“其他人”的“别名”,即引用本身不能修改。但是,我们可以通过引用来修改它所引用的东西的值。

2.引用声明时必须同时初始化 ,且必须用左值初始化。(左值:就是可以用&求地址的量,换言之,就是有确定地址的量,而不是所谓的临时量)

对这些特性大家是不是似曾相识呢?没错,这些特性和“本身是常量的指针”(int* const p)的特性一样。事实上,我们完全可以借用“本身是常量的指针”来理解甚至定义引用:

引用是一个指向不可变的、被编译器自动解引用的指针,即,引用是一个被编译器自动解引用的“本身是常量的指针”。

看下面的代码

int a = 10;
int &ra = a;
ra = 11;

在上面的代码中,编译器将int &ra=a转化为int* const ra=&a,而将ra=11转化为*ra=11,将ra自动转化为*ra的过程,就是上面定义中所说的“自动解引用”。

那么,什么是const引用(即我们说的常量引用,但我希望大家称其为const引用而不是常量引用)呢?很显然,const int &ra=a就相当于const int* const ra=&a了。相信通过前面的讲解,这里不用在下多说了。

后记:

在下能力有限,尽管尽最大努力做到严谨,但错误疏漏之处仍在所难免,恳请大家批评指正。您的帮助,就是在下前进的不竭动力。



C/C 中的常量指针与指针常量

常量指针

常量指针是指向常量的指针,指针指向的内存地址的内容是不可修改的。

常量指针定义“const int *p=&a;”告诉编译器,*p是常量,不能将*p作为左值进行操作。但这里的指针p还是一个变量,它的内容存放常量的地址,所以先声明常量指针再初始化是允许的,指针也是允许修改的,例如:

int a=0,b=1;
const int *p;  //声明常量指针p
p=&a;            //p指向a
p=&b;            //修改指针p让其指向b,允许
*p=2;            //不允许

指针常量

指针常量是指针的常量,它是不可改变地址的指针,但可以对它所指向的内容进行修改。

指针常量定义"int *const p=&a;"告诉编译器,p是常量,不能作为左值进行操作,但允许修改其指向的内容,即*p是可修改的。指针常量必须在声明的同时对其初始化,不允许先声明一个指针常量随后再对其赋值,这和声明一般的常量是一样的,例如:

int a=0,b=1;
int *const p1=&a;
int *const p2;       //不允许,必须对其初始化
p2=&b;                 //不允许,p2是常量不允许作为左值
*p1=2;                 //允许修改指针*p1的值

如果指针作为函数参数,当我们不想被调用函数随意修改参数指针而只是想修改参数指针指向的内容时,我们常把指针常量作为参数。例如:

有两个整形变量a,b,我们写个函数用于交换a,b的值,利用指针作为形参,函数修改参数指针的值是我们不希望的,这时可将参数设为指针常量,如果函数对指针修改编译是将报错。


void Exchange(int *const a,int *const b)
{
    int temp;
    temp=*a;
    *a=*b;
    *b=temp
}



事实上,如果函数不修改参数本身的值,我们一般对参数加上const限定,这也是提高代码质量的一个小技巧,在类的方法中,如果方法不修改类属性的值,我们也常将方法加上const。

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