C语言深入理解 - 常量与变量

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《C语言深入理解系列- 常量与变量》

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常量与变量

正所谓静中有动，动中有静，常量与变量亦是如此，它们之前相互依赖，相互影响。关于常量与变量，很多朋友可能觉得没有什么好介绍的，它实在是太简单了，单从字面上看就知道什么意思？我想说的不是关于常量与变量的概念，而是其深入的实质。

其实很多朋友在学到后面指针的时候经常会出现，段错误，晕指针（我对那些指针恐惧者的症状叫法），野指针等问题，都是因为对常量和变量的理解不够深入，基础理解不够踏实。

常量：其值不会发生改变的量，称为常量。它们可以和数据类型接合起来分类。比如：整形常量，浮点型常量，字符常量等等，常量是可以不经过定义和初始化，而直接引用的。

常量分类：常量又分为：直接常量和符号常量。

直接常量又叫做：字面常量。如12，0，4.6，’a’，”abcd”

符号常量：如宏定义的：#define PI 3.14

特点：常量的值在其作用域内不会发生改变，也不能再被赋值。其在出现时就被当作一个立即数来使用。也就是说，只能被访问，被读，而不能被写，被赋值。

其实，你一旦声明了一个常量，那么常量所在的内存空间就被加上了只读的属性，它有点类似于const关键字。

变量：其值在其作用域内可以改变的量称为变量。一个变量应该有一个名字，在内存中占据一定的存储空间。变量在使用前必须要定义。每个变量都有自己的地址。

变量分类：变量依据其定义的类型，分为不同类型，如：整型变量，字符型变量，浮点型变量，指针型变量等等。

特点：变量其值可以发生改变，意味着它可以被覆盖，被写入，被赋值。每个变量必须要有一个名字和它所在内存空间绑定，如图xxx所示。

图xxx 变量内存空间示意图

代码中声明整型变量a，它的类型已经决定，那么它的大小也就是4个字节（32位机上），那么在内存中就有连续的四个字节与之对应，a变量名就代表了这四个字节的空间，a变量的地址就是连续四个字节的开始的地址0x000。就好像是饭店里每个房间都有一个地址，如201室代表二楼每一个房间，叫201不太雅观，我们起个名字叫：牡丹厅。那么，我们人为的将“牡丹厅”这个名字和201房间绑定在了一起。当我们说到牡丹厅，就知道是201房间，同样当我们说201房间我们也知道是牡丹厅。

同样的道理，当我们说a变量，就知道是从0x000这个地址开始的4个字节，当我们说0x000地址就知道这是a变量的空间。那么既然a是变量也就是说它所代表的空间里的数据是可以修改的，同样0x000地址处的数据也是可以修改的。

变量名和变量的值：

变量名是在变量的声明的时候，该名字就和内存中一块地址绑定在一起了。可以通过变量名直接找到对应的内存区域，也可以通过地址找到其内存区域。

变量的值是变量所对应的内存区域内存放的二进制序列。变量的值不会因为变量的类型发生了改变而改变，当变量被转换为对应类型时，内存区域的二进制序列以该类型的形式翻译出来。这也是强制类型转换能够成立的原因。

例如：

int a = 97;
char ch1 = ‘a’;
char ch2 = (char)a;
char *p = (char*)a;

第一行代码：整型变量a在内存中是以97的二进制形式存放的，当使用它时，会被以十进制形式表现出来。

第二行代码：字符变量ch1的ASCII 码是97，也是以97的二进制存放的，使用时，会被以字符’a’的形式表现出来。

第三行代码：将整型变量a强制类型转换成字符型，a变量里的值没有变，变的是它的类型，它里面的值还是97的二进制，它类型变成了char，97的二进制变成char型，表现出来就是字符’a’。

第四行代码：声明一个字符型指针变量p，p是个变量，它里面的值可变，它的值是整型变量a的值强制类型转换成了字符指针类型。这个时候p里的值还是97的二进制，只不过这个97的意义已经代表了一个字符型指针，也就是一个指向字符的地址了。

由此可见：变量在内存中存放和它的值没有关系，而是和它的类型相关的。同样我们也可以得出：一个二进制序列对于计算机本身而言没有任何意义，计算机根本不知道这个二进制数据是干什么的，只有具体到它的类型时或出现在合适的场合时，才能代表具体的意义。如果一串二进制数据出现在地址总线上，它代表是一个地址，如果该相同数据出现在数据总线上，它代表是一个数据。所以，当我们看到一个数据时，比如：3.1415926，不能把它戴上定向思维的帽子认为它就是PI，而是要看清它的本质，它就是一堆二进制代码。

我们来看下下面的例子：

1.

char ch = ‘a’;

int a = (int)ch;

printf(“%d %c\n”, a, ch);

ch是什么？ch里装的是什么？a是什么？a里面装的是什么？打印什么？

2.

int add = 0x12345678;

int *p = (int*)add;

add是什么？add里装的是什么？p是什么？p里装的是什么？*p又是什么？&p又是什么？

3.

#define PI 3.14

int a = PI;

printf(“%d\n”, a);

上面的代码有没有问题？

4.

#define PI 3.14

printf(“%d\n”, PI);

代码有没有问题？

5.

#define PI 3.14

int a = PI;

PI = 3.1415926;

int b = PI;

printf(“%d %d\n”, a, b);

代码有没有问题？

6.

char *str = “hello world”;

printf(“%s\n”, str);

*str = “goodbye world”;

printf(“%s\n”, str);

代码有没有问题？

答案：

1. 测试对变量类型的理解和类型转换。ch是字符型变量，ch里是字符’a’的二进制数，a是整型变量，a里面是字符’a’的二进制数的整型表示方式，以十进制数表示出来97。打印结果为97 和 a。

2. 测试对整型和地址类型转换。add是一个整数变量，add里是0x12345678的二进制数，以十进制表现出来，p是一个整型指针变量名，p里面是0x12345678的二进制数，以地址的方式表现出来，代表地址0x12345678。*p是通过*去访问地址0x12345678这个地址处的数据（如果你试图去打印它，会出错，因为这个地址你不一定有权限去访问）。&p是取出整型指针变量p的地址，因为p是一个变量，它也有自己的地址，所以可以取出它的地址来（见上面变量的定义）。

3. 宏定义一个常量PI，PI这个符号代表了3.14，在代码执行前的预处理阶段第二行int a = PI，已经被替换为了int a = 3.14，将3.14赋值给整型，会舍弃掉小数点后面部分结果，仅保留整数部分，打印结果为3。

4. 和上面3一样，在预处理阶段被替换成了printf(“%d\n”, 3.14)，结果为1374389535，这是因为将浮点型的3.14在内存中的数据，以整型来表现的。

5. 第三行PI = 3.1415926会出错，PI是个常量其被替换成了3.14 = 3.1415926，3.14是个字面常量，不能被赋值。错误信息为“向无效左值赋值出错”（关于常见错误信息，见C语言常见错误详解章节）。

6. 第三行*str = “goodbye world”出错，第一行中将字符串常量“hello world”的首地址给了字符指针变量str，第三行试图将“goodbye world”的首地址，通过*str的访问方式覆盖str指向的字符串常量“hello world”。这句话理解起来都比较费劲，因为这里有两个错误：

• 试图向常量里写数据。

“hello world” 是字符串常量，那么这个字符串空间里的内容不能改变。

• 指针变量里应该放地址，字符串都是以首地址为地址。

向一个地址里写入字符串应该使用strcpy。*str只是代表了str指向的字符串中的第一个字符，将字符串地址写入到一个字符里肯定不行。

关于上面说的，可能现在还不太好理解，请读者通读完C语言指针和数组之后再来细品，定会有不同程度的深入理解。

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