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

Posted 2020-09-04 Compute

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，因为在定义是"()"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？

答案是：报错error ：在0x08048000处不可以写。也就是说os保护常量的的区域，只能读不能写。