關於結構體中指標的一些探討

Fireflycjd 發表於 2022-01-25

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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關於結構體中指標的一些探討

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

關於結構體中指標的一些探討

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

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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。

關於結構體中指標的一些探討

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。

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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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