深入聊聊C語言中的Const關(guān)鍵字
前言
const是一個C語言的關(guān)鍵字,它限定一個變量不允許被改變。使用const在一定程序上可以提高程序的健壯性,另外,在觀看別人代碼的時候,清晰理解const所起的作用,對理解別人的程序有所幫助。
01const簡述
下面簡單描述一下const,基本都是教科書的知識。const修飾的變量,其值存放在只讀數(shù)據(jù)段中,其值不能被改變。稱為只讀變量。關(guān)于什么是數(shù)據(jù)段,什么是代碼段,請看我之前的文章《C語言的內(nèi)存分配》。
int const a; const int a;
上面兩條語句都可以將a聲明為一個整數(shù),它的值不能被修改。這兩種方式你可以任意選一種即可。
常量在定義時可以被初始化。
int const a =15;
當指針和常量結(jié)合時,就會很有趣,因為有兩樣東西都可能成為常量,指針和它指向的實體。一般大家在大學考計算機二級和面試時經(jīng)常會遇到的。
int *a;
a就是一個很普通的指向整型的指針。
int const *a;
這時則是一個指向整型常量的指針。也就是說,你可以修改指針的值,但是不能修改它指向的值。
int *const a;
這時a是一個指向整型的常量指針。這個指針是常量,它的值無法修改,但是你可以修改它所指向的整型的值。
int const *const a;
這個時候無論是指針本身還是它所指向的值都是常量,都不允許修改。
那么問題來了,就像C語言的運算符的優(yōu)先級,這個東西很不好記憶,在實際開發(fā)中,我們直接多用()符號解決優(yōu)先級的問題。上面指針和const結(jié)合那么麻煩,學習為了什么呢?
1、合理地使用關(guān)鍵字const可以使編譯器很自然地保護那些不希望被改變的參數(shù),防止其被無意的代碼修改。簡而言之,這樣可以減少bug的出現(xiàn)。
2、正是基于上面的原因,一些優(yōu)秀的開源代碼都會利用const這個屬性,深入理解后,方便我們閱讀理解一些優(yōu)秀的開源代碼。
02常量的應(yīng)用
上文就簡述了一下教科書中的const定義,現(xiàn)在說一下const在我日常開發(fā)中的應(yīng)用。
在單片機開發(fā)中
const定義一個常量,在單片機開發(fā)中,一個定義在函數(shù)體外的常量constint a = 5; 它是存儲在單片機內(nèi)部Flash里的,不懂的同學請看之前的文章《C語言在STM32中的內(nèi)存分配》。那么上文提到和指針結(jié)合時,也是存儲在內(nèi)部Flash中嗎?我們來驗證一下
int data = 0x1234; int const *a = &data; int *const b= &data; int const *const c= &data; int main(void) { int data1 = 0x1234; a =&data1; data1 = *b; data1 = *c; while(1); }
它們的內(nèi)存分配如下
b和c是分配到內(nèi)部flash的,a是分配到ram中的。其實這也很好理解,根據(jù)上面的const的定義,單片機在分配時,將不能修改的變量,也就是只讀變量放到flash中,可以讀寫的變量放到ram中,這個大家仔細想一下就明白了。
常量作為函數(shù)的參數(shù)
非指針參數(shù)(也就是傳值參數(shù))不會被修改原始值,const對它是沒有意義的,所以這里只討論參數(shù)是指針加const的情況。
在上面看到,指針加const共3種情況,這里先討論int const *a; 也就是你可以修改指針的值,但是不能修改它指向的值。
int fun(int *p) { if(*p == 0xA5) { return*p; }else{ p++; return *p; } }
上面是個簡單的例子,也就是傳入一個指針,函數(shù)讀取指針指向的內(nèi)容,執(zhí)行不同的命令。類似串口接收,一個函數(shù)內(nèi)部處理這些數(shù)據(jù),但是不能修改,可能串口接收的數(shù)據(jù)在其他地方還有用。
在上述例子中,沒有問題的,因為代碼全在“掌控”中。函數(shù)內(nèi)部是否進行寫操作,自己是知道的。但還有一個更規(guī)范的寫法。
int fun(int const *p) { if(*p == 0xA5) { return *p; }else{ p++; return *p; } }
這里寫法,就是明顯表現(xiàn)出自己的設(shè)計意圖,函數(shù)內(nèi)部不可以對指針指向的內(nèi)容進行修改,只能讀取。
如果嘗試修改,編譯器會直接報錯的。但是函數(shù)內(nèi)部也是可以繞過去,修改的數(shù)據(jù)的,如下
int fun(const int *p) { int *p2 = p; /* 來個重名指針會繞過const的限制*/ *p2 += 1; return*p; }
那么對于int *const a;有沒有對應(yīng)的使用場景呢?如下
這樣的接口設(shè)計,如果函數(shù)內(nèi)部嘗試修改指針的值,也就是指針指向的位置,編譯器就會直接報錯。
不過這里例子很現(xiàn)實,因為即使去掉p2的const修飾,編譯器會直接報waring,因為p2是入?yún)?。這里只是簡單舉例子,大家理解意思就好。
在日常開發(fā)中,入?yún)⑹莍ntconst *a; 使用場景比較多。
C++中應(yīng)用加const
C++中可以使用應(yīng)用的語法,這里不再展開什么是應(yīng)用,如下例子,C++函數(shù)參數(shù)中引用時也常加const修飾,如下
void find(constint &x) { ....... }
最后,舉兩個常用的標準C庫函數(shù)聲明,它們都是使用const的典范。
1.字符串拷貝函數(shù):char*strcpy(char*strDest,constchar *strSrc);
2.返回字符串長度函數(shù):intstrlen(constchar *str);
03#define和const
#define預編譯和const在某些情況下有些“混淆”,如下
#define MAX_NUM 5 int const max_num = 5; void fun(){ if(len >MAX_NUM) if(len> max_num) }
上述代碼5行和6行都能起效果。那么我們就詳細分析一下它們的區(qū)別
1、#define的數(shù)據(jù)是宏定義,它占用的是代碼段空間(單片機對應(yīng):內(nèi)部flash),const定義一個數(shù)據(jù)類型,它占用的是data段(單片機對應(yīng):內(nèi)部ram)。
2、如上,#define是宏定義,在預編譯階段直接替換,而const是數(shù)據(jù)類型。
#define MAX_NUM 5 int const max_num = 5; int data[MAX_NUM]; intdata2[max_num];
上述代碼第4行是編譯不過的,因為max_num是一個int的數(shù)據(jù)類型變量,數(shù)組定義的長度不能用變量。實際上,在更章節(jié)第一個例子,只用于判斷長度,#define更加合適,因為只要允許使用字面值常量的地方都可以使用宏定義。
3、define只是簡單的字符串替換,沒有類型檢查。而const有對應(yīng)的數(shù)據(jù)類型,是要進行判斷的,可以避免一些低級的錯誤。define只是簡單的字符串替換會導致邊界效應(yīng),
比如定義
#define A 1 #define B A+3 #define C A/B3
那么c是多少呢?c=A/B3=A/A+33=1/1+33=10;所以這種用的時候可以直接都用個括號括起來,就不怕邊界效應(yīng)了。
4、const不能重定義,不可以定義兩個一樣的,而define就比較牛氣了,它通過undef取消某個符號的定義,再重新定義。并還可以用于判斷宏定義是否存在,常用于頭文件防止頭文件被重復引用。
#ifndef GRAPHICS_H //防止graphics.h被重復引用 #defineGRAPHICS_H ……代碼…… #endif
5、const常量可以進行調(diào)試的,define是不能進行調(diào)試的,主要是預編譯階段就已經(jīng)替換掉了,調(diào)試的時候就沒它了。
總結(jié)
到此這篇關(guān)于C語言中Const關(guān)鍵字的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C語言的Const關(guān)鍵字內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家!
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