深入聊一下const关键字

const是一个C语言的关键字,它限定一个变量不允许被改变。使用const在一定程序上可以提高程序的健壮性,另外,在观看别人代码的时候,清晰理解const所起的作用,对理解别人的程序有所帮助。

1、const简介

下面简单描述一下const,基本都是教科书的知识。const修饰的变量,其值存放在只读数据段中,其值不能被改变。称为只读变量。关于什么是数据段,什么是代码段,请看我之前的文章《C语言的内存分配》。

int const a;
const int a;

上面两条语句都可以将a声明为一个整数,它的值不能被修改。这两种方式你可以任意选一种即可。

常量在定义时可以被初始化。

int const a =15;

当指针和常量结合时,就会很有趣,因为有两样东西都可能成为常量,指针和它指向的实体。一般大家在大学考计算机二级和面试时经常会遇到的。

int *a;

a就是一个很普通的指向整型的指针。

int const *a;

这时则是一个指向整型常量的指针。也就是说,你可以修改指针的值,但是不能修改它指向的值。

int *const a;

这时a是一个指向整型的常量指针。这个指针是常量,它的值无法修改,但是你可以修改它所指向的整型的值。

int const *const a;

这个时候无论是指针本身还是它所指向的值都是常量,都不允许修改。

那么问题来了,就像C语言的运算符的优先级,这个东西很不好记忆,在实际开发中,我们直接多用()符号解决优先级的问题。上面指针和const结合那么麻烦,学习为了什么呢?

1、合理地使用关键字const可以使编译器很自然地保护那些不希望被改变的参数,防止其被无意的代码修改。简而言之,这样可以减少bug的出现

2、正是基于上面的原因,一些优秀的开源代码都会利用const这个属性,深入理解后,方便我们阅读理解一些优秀的开源代码

02、常量的应用

 上文就简述了一下教科书中的const定义,现在说一下const在我日常开发中的应用。

在单片机开发中

const定义一个常量,在单片机开发中,一个定义在函数体外的常量constint a = 5; 它是存储在单片机内部Flash里的,不懂的同学请看之前的文章《C语言在STM32中的内存分配》。那么上文提到和指针结合时,也是存储在内部Flash中吗?我们来验证一下

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);
}

它们的内存分配如下

 b和c是分配到内部flash的,a是分配到ram中的。其实这也很好理解,根据上面的const的定义,单片机在分配时,将不能修改的变量,也就是只读变量放到flash中,可以读写的变量放到ram中,这个大家仔细想一下就明白了。

常量作为函数的参数

非指针参数(也就是传值参数)不会被修改原始值,const对它是没有意义的,所以这里只讨论参数是指针加const的情况。

在上面看到,指针加const共3种情况,这里先讨论int const *a; 也就是你可以修改指针的值,但是不能修改它指向的值。

int fun(int *p) 
{    
  if(*p == 0xA5)    
  {        
    return*p;    
  }else{         
    p++;        
    return *p;    
  }
}

上面是个简单的例子,也就是传入一个指针,函数读取指针指向的内容,执行不同的命令。类似串口接收,一个函数内部处理这些数据,但是不能修改,可能串口接收的数据在其他地方还有用。

在上述例子中,没有问题的,因为代码全在“掌控”中。函数内部是否进行写操作,自己是知道的。但还有一个更规范的写法。

int fun(int const *p) 
{    
  if(*p == 0xA5)    
  {        
    return *p;   
  }else{         
    p++;         
    return *p;    
  }
}

这里写法,就是明显表现出自己的设计意图,函数内部不可以对指针指向的内容进行修改,只能读取。

 如果尝试修改,编译器会直接报错的。但是函数内部也是可以绕过去,修改的数据的,如下

int fun(const int *p) 
{   
  int *p2 = p; /* 来个重名指针会绕过const的限制*/   
  *p2 += 1;    
  return*p;
}

那么对于int *const a;有没有对应的使用场景呢?如下

这样的接口设计,如果函数内部尝试修改指针的值,也就是指针指向的位置,编译器就会直接报错。

不过这里例子很现实,因为即使去掉p2的const修饰,编译器会直接报waring,因为p2是入参。这里只是简单举例子,大家理解意思就好。

 在日常开发中,入参是intconst *a; 使用场景比较多。

 

C++中应用加const

C++中可以使用应用的语法,这里不再展开什么是应用,如下例子,C++函数参数中引用时也常加const修饰,如下

void find(constint  &x)
{   
  .......
}

最后,举两个常用的标准C库函数声明,它们都是使用const的典范。

1.字符串拷贝函数:char*strcpy(char*strDest,constchar *strSrc);

2.返回字符串长度函数:intstrlen(constchar *str);

3、#define和const

#define预编译和const在某些情况下有些“混淆”,如下

#define MAX_NUM 5
int const max_num = 5;
void fun(){    
  if(len >MAX_NUM)    
  if(len> max_num)
}

上述代码5行和6行都能起效果。那么我们就详细分析一下它们的区别

1#define的数据是宏定义,它占用的是代码段空间(单片机对应:内部flash),const定义一个数据类型,它占用的是data段(单片机对应:内部ram)。

2如上,#define是宏定义,在预编译阶段直接替换,而const是数据类型。

#define MAX_NUM 5
int const max_num = 5;
int data[MAX_NUM];
intdata2[max_num];

上述代码第4行是编译不过的,因为max_num是一个int的数据类型变量,数组定义的长度不能用变量。实际上,在更章节第一个例子,只用于判断长度,#define更加合适,因为只要允许使用字面值常量的地方都可以使用宏定义

3define只是简单的字符串替换,没有类型检查。而const有对应的数据类型,是要进行判断的,可以避免一些低级的错误。define只是简单的字符串替换会导致边界效应,

比如定义

#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;所以这种用的时候可以直接都用个括号括起来,就不怕边界效应了。

4const不能重定义,不可以定义两个一样的,而define就比较牛气了,它通过undef取消某个符号的定义,再重新定义。并还可以用于判断宏定义是否存在,常用于头文件防止头文件被重复引用。 

#ifndef GRAPHICS_H //防止graphics.h被重复引用 
#defineGRAPHICS_H    
……代码…… 
#endif

5const常量可以进行调试的,define是不能进行调试的,主要是预编译阶段就已经替换掉了,调试的时候就没它了。

 

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文章标题:深入聊一下const关键字
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