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C語言const:禁止修改變數的值

C語言const:禁止修改變數的值

有時候我們希望定義這樣一種變數,它的值不能被改變,在整個作用域中都保持固定。例如,用一個變數來表示班級的最大人數,或者表示緩衝區大小。為了滿足這一要求,可以使用const關鍵字對變數加以限定:

const int MaxNum = 100;  // 班級的最大人數

這樣 MaxNum 的值就不能被修改了,任何對 MaxNum 賦值的行為都將引發錯誤:

MaxNum = 90;  // 錯誤,試圖向 const 變數寫入資料

我們經常將 const 變數稱為常量(Constant)。建立常量的格式通常為:

const type name = value;

const type 都是用來修飾變數的,它們的位置可以互換,也就是將 type 放在 const 前面:

type const name = value;

但我們通常採用第一種方式,不採用第二種方式。另外建議將常量名的首字母大寫,以提醒程式設計師這是個常量。

由於常量一旦被建立後其值就不能再改變,所以常量必須在定義的同時賦值(初始化),後面的任何賦值行為都將引發錯誤。一如既往,初始化常量可以使用任意形式的表示式,如下所示:

#include <stdio.h>

int getNum(){

    return 100;

}

int main(){

    int n = 90;

    const int MaxNum1 = getNum();  //執行時初始化

    const int MaxNum2 = n;  //執行時初始化

    const int MaxNum3 = 80;  //編譯時初始化

    printf("%d, %d, %d\n", MaxNum1, MaxNum2, MaxNum3);

    return 0;

}

執行結果:

100, 90, 80

const 和指標

const 也可以和指標變數一起使用,這樣可以限制指標變數本身,也可以限制指標指向的資料。const 和指標一起使用會有幾種不同的順序,如下所示:

const int *p1;

int const *p2;

int * const p3;

在最後一種情況下,指標是隻讀的,也就是 p3 本身的值不能被修改;在前面兩種情況下,指標所指向的資料是隻讀的,也就是 p1p2 本身的值可以修改(指向不同的資料),但它們指向的資料不能被修改。

當然,指標本身和它指向的資料都有可能是隻讀的,下面的兩種寫法能夠做到這一點:

const int * const p4;

int const * const p5;

const 和指標結合的寫法多少有點讓初學者摸不著頭腦,大家可以這樣來記憶:const 離變數名近就是用來修飾指標變數的,離變數名遠就是用來修飾指標指向的資料,如果近的和遠的都有,那麼就同時修飾指標變數以及它指向的資料。

const 和函式形參

C語言中,單獨定義 const 變數沒有明顯的優勢,完全可以使用#define命令代替。const 通常用在函式形參中,如果形參是一個指標,為了防止在函式內部修改指標指向的資料,就可以用 const 來限制。

C語言標準庫中,有很多函式的形參都被 const 限制了,下面是部分函式的原型:

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, ... );

我們自己在定義函式時也可以使用 const 對形參加以限制,例如查詢字串中某個字元出現的次數:

#include <stdio.h>

size_t strnchr(const char *str, char ch){

    int i, n = 0, len = strlen(str);

    for(i=0; i<len; 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", n);

    return 0;

}

執行結果:

3

根據 strnchr() 的功能可以推斷,函式內部要對字串 str 進行遍歷,不應該有修改的動作,用 const 加以限制,不但可以防止由於程式設計師誤操作引起的字串修改,還可以給使用者一個提示,函式不會修改你提供的字串,請你放心。

const 和非 const 型別轉換

當一個指標變數 str1 const 限制時,並且類似const char *str1這種形式,說明指標指向的資料不能被修改;如果將 str1 賦值給另外一個未被 const 修飾的指標變數 str2,就有可能發生危險。因為通過 str1 不能修改資料,而賦值後通過 str2 能夠修改資料了,意義發生了轉變,所以編譯器不提倡這種行為,會給出錯誤或警告。

也就是說,const char *char *是不同的型別,不能將const char *型別的資料賦值給char *型別的變數。但反過來是可以的,編譯器允許將char *型別的資料賦值給const char *型別的變數。

這種限制很容易理解,char *指向的資料有讀取和寫入許可權,而const char *指向的資料只有讀取許可權,降低資料的許可權不會帶來任何問題,但提升資料的許可權就有可能發生危險。

C語言標準庫中很多函式的引數都被 const 限制了,但我們在以前的編碼過程中並沒有注意這個問題,經常將非 const 型別的資料傳遞給 const 型別的形參,這樣做從未引發任何副作用,原因就是上面講到的,將非 const 型別轉換為 const 型別是允許的。

下面是一個將 const 型別賦值給非 const 型別的例子:

#include <stdio.h>

void func(char *str){ }

int main(){

    const char *str1 = "c.biancheng.net";

    char *str2 = str1;

    func(str1);

    return 0;

}

78行程式碼分別通過賦值、傳參(傳參的本質也是賦值)將 const 型別的資料交給了非 const 型別的變數,編譯器不會容忍這種行為,會給出警告,甚至直接報錯。