C語(yǔ)言中const保證變量不被修改的方法有哪些

小編給大家分享一下C語(yǔ)言中const保證變量不被修改的方法有哪些，相信大部分人都還不怎么了解，因此分享這篇文章給大家參考一下，希望大家閱讀完這篇文章后大有收獲，下面讓我們一起去了解一下吧！

在C語(yǔ)言中，const是如何保證變量不被修改的？

我們可以想到兩種方式：

第一種，由編譯器來阻止修改const變量的語(yǔ)句，讓這種程序不能通過編譯；

第二種，由操作系統(tǒng)來阻止，即把const 的內(nèi)存地址訪問權(quán)限標(biāo)記為“只讀”，一旦運(yùn)行中的程序試圖修改它，就會(huì)產(chǎn)生異常，終止進(jìn)程。

上面想到的這兩種方式，都能達(dá)到讓某一變量的值不被修改的目的，那么究竟是哪一種呢？我們寫兩個(gè)例子來看一看。

先來看一個(gè)簡(jiǎn)單的例子，源文件const.c：

#include <stdio.h>
const int a=10;
int main()
{
 int *p=&a;
 printf("initial: %d\n",a);
 *p=1;
 printf("modified: %d\n",a);
 return 0;
}

編譯，會(huì)收到一個(gè) warning：

$ gcc -o const1 const1.c
const.c: In function ‘main':
const.c:7:12: warning: initialization discards ‘const' qualifier from pointer target type [-Wdiscarded-qualifiers]
     int *p=&a;

忽略之，運(yùn)行程序：

$ ./const1
initial: 10
Segmentation fault (core dumped)

運(yùn)行出錯(cuò)了，報(bào)錯(cuò)是“segmentation fault”，即“段錯(cuò)誤”，它是在提醒我們，程序中用錯(cuò)誤的權(quán)限訪問了內(nèi)存某區(qū)域。這說明，操作系統(tǒng)把變量$a$加載到了一段只讀內(nèi)存區(qū)域之中，因此對(duì)該區(qū)域地址的寫操作將引發(fā)異常，這是由操作系統(tǒng)的內(nèi)存保護(hù)機(jī)制決定的。

也就是說，在這段程序里，const的只讀屬性是由操作系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的，而不是由編譯器來實(shí)現(xiàn)的（編譯器只拋出了warning，并沒有阻止編譯通過）。

這對(duì)嗎？不完全對(duì)，我們來看另一個(gè)例子，源文件const2.c：

#include <stdio.h>
int main()
{
 const int a=10;
 int *p=&a;
 printf("initial: %d\n",a);
 *p=1;
 printf("modified: %d\n",a);
 return 0;
}

編譯，還是收到同樣的warning：

$ gcc -o const2 const2.c
const.c: In function ‘main':
const.c:6:12: warning: initialization discards ‘const' qualifier from pointer target type [-Wdiscarded-qualifiers]
     int *p=&a;

忽略之，運(yùn)行程序：

./const2
initial: 10
modified: 1

咦？怎么成功運(yùn)行了，而且a的值還被順利修改了？

結(jié)合以上兩個(gè)例子，我們可以得出以下推測(cè)：

const只是C語(yǔ)言中的一種對(duì)變量的修飾符，例子中的a，與其說是“常量”，不如說是“不打算修改的變量”。它只是語(yǔ)法上的一種聲明，它的作用就是告訴編譯器“我不想修改它”，因此編譯器會(huì)從語(yǔ)法上檢查程序中是否有修改它的語(yǔ)句（例如“a=1;”），一旦發(fā)現(xiàn)這種“違背初衷”的語(yǔ)句，就會(huì)報(bào)錯(cuò)阻止你。

然而，編譯器所阻止的僅僅是對(duì)a這個(gè)符號(hào)對(duì)應(yīng)值的修改而已，卻并不阻止對(duì)這個(gè)地址的值的修改，源文件“const2.c”之所以能順利通過編譯且正常運(yùn)行，就是因?yàn)樗靡粋€(gè)名字不叫a的指針指向它，從而繞過了編譯器的語(yǔ)法檢查。

打個(gè)比方，周樹人的筆名叫魯迅，警察只知道要抓魯迅，這時(shí)候他就可以用一句“你們抓魯迅跟我周樹人有什么關(guān)系？”來騙過他們。

從這個(gè)角度來說，const的作用是靠編譯器僅僅從語(yǔ)法檢查來實(shí)現(xiàn)的，因此存在運(yùn)行時(shí)的漏洞。

那么為什么“const1.c”就不能正常運(yùn)行呢？

仔細(xì)看這兩個(gè)源程序，區(qū)別僅僅在于，在“const1.c”中，a被聲明為全局變量，而在“const2.c”中，它被聲明為main函數(shù)中的一個(gè)局部變量。全局變量與局部變量的區(qū)別在于，前者會(huì)在程序開始運(yùn)行之前就被加載，加載后會(huì)一直留在內(nèi)存中，且加載的位置在數(shù)據(jù)區(qū)，直到程序退出；后者只有在運(yùn)行到它時(shí)才會(huì)被加載，且加載的位置是運(yùn)行時(shí)的棧幀，一旦超出作用于就會(huì)被回收。

因此，編譯器會(huì)對(duì)被聲明為全局變量的const int a進(jìn)行優(yōu)化，把它放到只讀內(nèi)存區(qū)內(nèi)，這一內(nèi)存區(qū)的權(quán)限是“read\ only”，權(quán)限信息由操作系統(tǒng)所維護(hù)的段表來保存，程序每訪問某地址時(shí)，操作系統(tǒng)都會(huì)檢測(cè)其訪問權(quán)限是否合法?！癱onst2.c”中企圖用“寫”的方式來訪問“只讀”的段，自然會(huì)報(bào)出“segment fault"的錯(cuò)了。

從這個(gè)角度來說，當(dāng)a是全局變量時(shí)，編譯器把原本只是“不打算修改的變量”優(yōu)化成了“真正的常量”，然后交給操作系統(tǒng)去維持其不變屬性。

綜上所述，C的初衷只是讓編譯器去保證$const$的不變屬性，這一屬性有漏洞（可以用指針去騙過編譯器修改它），所以當(dāng)const修飾的對(duì)象是全局變量時(shí)（全局變量很重要，因?yàn)楹芏嘣次募家L問它，牽一發(fā)而動(dòng)全身，所以不應(yīng)輕易更改），編譯器知道自己的能力有限，只能管得了編譯，管不了運(yùn)行時(shí)如何，所以優(yōu)化了語(yǔ)句把它編程真正的常量，讓操作系統(tǒng)的內(nèi)存保護(hù)功能來履行這一職責(zé)。

這一優(yōu)化，并不是C規(guī)定的，而是編譯器廠商出于實(shí)際應(yīng)用的考慮作出的選擇。

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