C 语言常量指针与指向常量的指针深度解析

在 C 语言中，指针是存储另一变量内存地址的变量，const 关键字用于定义初始化后值不可更改的变量或指针。将 指针 与 const 关键字结合，可控制两件事：

• 指针存储的地址能否改变。
• 该地址存储的值能否改变。

本章将介绍常量指针的三种主要变体：

• 常量指针
• 指向常量的指针
• 指向常量的常量指针

常量指针

常量指针意味着指针本身是常量。一旦初始化指向某内存位置，就不能指向其他位置，但该位置存储的值仍可更改。

以下是 常量指针语法：

data_type *const pointer_name = &variable;

此语法中，data_type 是指针指向的数据类型，*const 使指针本身成为常量，pointer_name 是指针名，&variable 赋予变量的内存地址。

常量指针示例

此例声明常量指针 ptr 并用变量 x 的地址初始化。然后通过 ptr 修改 x 的值并打印。

#include <stdio.h>
int main() {
    int x = 10;
    int y = 20;
    int *const ptr = &x; // 指向 int 的常量指针
    printf("Value of x: %d\n", *ptr);
    *ptr = 15; // 可修改地址处的值
    printf("Modified value of x: %d\n", *ptr);
    // ptr = &y; // 改变指针地址不允许
    return 0;
}

下面是程序 输出，显示指针固定指向 x，但 x 的值可更新。

Value of x: 10
Modified value of x: 15

常量指针错误示例

此例声明常量指针 ptr 并用变量 x 地址初始化。然后尝试让它指向变量 y 的地址。这将导致 错误，因为常量指针初始化后不能指向其他内存位置。

#include <stdio.h>
int main() {
    int x = 10;
    int y = 20;
    int *const ptr = &x; // 指向 int 的常量指针
    printf("Value of x: %d\n", *ptr);
    // 尝试改变指针指向 y
    ptr = &y; // 不能改变常量指针的地址
    return 0;
}

可见下面的 错误，表明不能改变常量指针的地址。

error: assignment of read-only variable 'ptr'

指向常量的指针

指向常量的指针意味着它指向的值不能更改，但指针本身可指向不同内存地址（或变量）。

以下是 指向常量的指针语法：

const data_type *pointer_name = &variable;
data_type const *pointer = &variable;

此语法中，const data_type 或 data_type const 表示指针指向常量值，pointer_name 是指针名，&variable 赋予变量地址。

指向常量的指针示例

此例声明指向常量值的指针 ptr 并赋予变量 a 的地址。然后让指针指向变量 b 的不同地址并打印其值。

#include <stdio.h>
int main() {
    int a = 5;
    int b = 30;
    const int *ptr = &a; // 指向常量 int 的指针
    printf("Value of a: %d\n", *ptr);
    // *ptr = 10; // 不能通过指针修改值
    ptr = &b; // 改变指针地址
    printf("Now pointing to b: %d\n", *ptr);
    return 0;
}

上述程序 输出，显示同一指针指向不同变量。

Value of a: 5
Now pointing to b: 30

指向常量的指针错误示例

此例声明指向常量的指针 ptr 并用变量 a 地址初始化。然后尝试通过指针改变 a 的值。这将导致 错误，因为指向常量的指针不允许修改其指向的值。

#include <stdio.h>
int main() {
    int a = 5;
    const int *ptr = &a; // 指向常量 int 的指针
    printf("Value of a: %d\n", *ptr);
    // 不能通过指向常量的指针修改值
    *ptr = 10;
    return 0;
}

下面可见 输出，显示 错误，表明不能通过指向常量的指针修改值。

error: assignment of read-only location '*ptr'

指向常量的常量指针

指向常量的常量指针是指针不能改变其内存地址，且该内存地址存储的值也不能改变。两种操作都受限，只能读取值。

以下是 指向常量的常量指针语法：

const data_type *const pointer_name = &variable;

语法说明：

• const data_type 表示内存位置的值不能通过指针更改。
• *const pointer_name 表示指针初始化后不能指向其他内存地址。
• &variable 将指针赋予变量的内存地址。

指向常量的常量指针示例

此例声明指向常量的常量指针 ptr 并赋予变量 a 的内存地址。然后用指针打印 a 的值。

#include <stdio.h>
int main() {
    int a = 10;
    const int *const ptr = &a; // 指向常量的常量指针
    printf("Value of a: %d\n", *ptr);
    // *ptr = 15; // 不能修改值
    // ptr = &b; // 不能改变指针位置
    return 0;
}

上述程序 输出：

Value of a: 10

指向常量的常量指针错误示例

此例声明指向常量的常量指针 ptr 并用变量 a 初始化。然后尝试通过指针修改值、让指针指向另一变量。两种操作都不允许，导致 编译错误。

#include <stdio.h>
int main() {
    int a = 10;
    int b = 20;
    const int *const ptr = &a; // 指向常量的常量指针
    printf("Value of a: %d\n", *ptr);
    // *ptr = 15; // 不能修改值
    // ptr = &b; // 不能改变指针地址
    return 0;
}

下面可见显示错误的 输出：

Value of a: 10

常量指针类型差异对比

下表展示 常量指针、指向常量的指针、指向常量的常量指针 的 区别。

int *const p = &x;

const int *p = &x;

const int *const p = &x;

总结

本章介绍了 C 语言常量指针和指向常量的指针。常量指针固定地址但允许改值，指向常量的指针允许改地址但不允许改值，指向常量的常量指针两者皆限制。