關於結構體中指標的一些探討

Fireflycjd發表於2022-01-25
結構體指標

1、起因

在上篇文章《STM32程式設計中列舉和結構體的結合》中，有讀者對下列程式碼有疑問

typedef struct{
  char *name;  //姓名
  int num;  //學號
  int age;  //年齡
  float score;  //成績
}stuff_s;
stuff_s xiaoming;
void xiaoming_inf_init()
{
  xiaoming.name = "xiaoming";
  xiaoming.num = 1;
  xiaoming.age = 18.0;
  xiaoming.score = 100;
}

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很明顯，這位讀者意識到了name成員是個指標，在沒有對指標分配記憶體時，就直接複製“xiaoming”字串，這是錯誤的。先說下結論，這個是沒有問題的，在下文我會詳細說明下。

2、解釋

首先，實踐是檢驗真理的唯一標準，我們直接在編譯器執行程式碼即可，這裡我使用的是IAR編譯，在VisualStudio中執行結果也是一樣的，這裡我使用IAR為例

可以看到，執行沒有問題的，name成員被正常賦值。這裡注意name指標指向的位置是0x8002A5C，這是在flash的地址範圍，也就是編譯器直接把“xiaoming”字串放到了flash中，作為一個常量，然後把這個常量的指標賦給name指標，所以不用提前給name指標申請記憶體空間。關於STM32的記憶體分配，可以看之前推文《C語言在STM32中的記憶體分配》。這樣寫也是合法且正確的，當然我們最熟悉方式如下

xiaoming.name = (char *)malloc(10);
memcpy(xiaoming.name,"xiaoming",8);
xiaoming.num = 1;
xiaoming.age = 18.0;
xiaoming.score = 100;
free(xiaoming.name);

執行結果如下

 

可以看出，name指標是指向記憶體的，和剛開始的程式碼是有區別的。那麼像剛開始的寫法，如下

xiaoming.name = "xiaoming";

編譯正常，執行正常，在使用中有什麼限制嗎？答案是有的

char test_char;
xiaoming.name = "xiaoming";
test_char = xiaoming.name[2];

這樣寫是正確的，test_char可以被正確的賦值字元a；但如下寫法是錯誤的

xiaoming.name = "xiaoming";
xiaoming.name[2] = 'Q';

這樣寫可以編譯通過，執行的時候也不報錯，但是並不能達到修改第3個字元的目的。

本質上因為name指標指向的是Flash，可以通過上面的方法進行讀取操作，但是不能按上面方法進行寫入操作。

如果按下面的寫法，讀取和寫入的操作的操作都是沒有問題的，因為name指標指向的是記憶體，具有可讀可寫的屬性。

xiaoming.name = (char *)malloc(10);
memcpy(xiaoming.name,"xiaoming",8);
xiaoming.num = 1;
xiaoming.age = 18.0;
xiaoming.score = 100;
free(xiaoming.name);

所以日常程式碼編寫中需要注意這些，我的觀點是：按照上述方法，先對指標申請記憶體，然後再賦值。

當然，萬事沒有絕對，需要視情況而定，下列情況，你也可以直接將字串賦給指標

  1. 確認指標不會有寫入操作，只有讀操作，且你認為多加一句memcpy語句影響你的程式碼執行速度了。
  2. 確認指標不會有寫入操作，只有讀操作，且系統沒有多餘的記憶體給指標申請了。

3、const關鍵字

上文既然提到了只讀屬性，那麼我們就再說一下const關鍵字。大家先看如下程式碼操作

typedef struct{
  const char *name;  //姓名
  int num;  //學號
  int age;  //年齡
  float score;  //成績
}stuff_s;
stuff_s xiaoming;
int main(void)
{
  xiaoming.name = (char *)malloc(10);
  memcpy(xiaoming.name,"xiaoming",8);
  xiaoming.name[2] = 'Q';
  xiaoming.num = 1;
  xiaoming.age = 18.0;
  xiaoming.score = 100;
  free(xiaoming.name);
}

指標name前加了const關鍵字，這段程式碼在IAR編譯器中是根本編譯不通過的。

原因很簡單，就是因為指標name具有const屬性，不能被寫入。

所以，在上一節最有一部分說到，當你確認指標不會有寫入操作，只有讀操作，你可以在這個指標定義前加一個const屬性，因為專案程式碼不是你一個維護的，你設計時認為這個指標只有讀操作，就加const，這樣別人進行寫訪問時直接就會在IAR報錯，而不會將這個隱藏的隱患遺留在產品中。

當然，上文定義的const char *name;也是不規範的，當這個指標加了const，就應該在指標的名字中體現到，這個不同公司有不同的命名規範，每個人也有每個人的規範，這裡不在演示了。

感慨一句話：可以查到別人程式碼中的bug很牛逼，但自己少寫bug更牛逼！

 

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