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《C語言深入理解系列?- 常量與變量》

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常量與變量

正所謂靜中有動，動中有靜，常量與變量亦是如此，它們之前相互依賴，相互影響。關于常量與變量，很多朋友可能覺得沒有什么好介紹的，它實在是太簡單了，單從字面上看就知道什么意思？我想說的不是關于常量與變量的概念，而是其深入的實質。

其實很多朋友在學到后面指針的時候經常會出現，段錯誤，暈指針(我對那些指針恐懼者的癥狀叫法)，野指針等問題，都是因為對常量和變量的理解不夠深入，基礎理解不夠踏實。

常量：其值不會發生改變的量，稱為常量。它們可以和數據類型接合起來分類。比如：整形常量，浮點型常量，字符常量等等，常量是可以不經過定義和初始化，而直接引用的。

常量分類：常量又分為：直接常量和符號常量。

直接常量又叫做：字面常量。如12，0，4.6，’a’，”abcd”

符號常量：如宏定義的：#define PI 3.14

特點：常量的值在其作用域內不會發生改變，也不能再被賦值。其在出現時就被當作一個立即數來使用。也就是說，只能被訪問，被讀，而不能被寫，被賦值。

其實，你一旦聲明了一個常量，那么常量所在的內存空間就被加上了只讀的屬性，它有點類似于const關鍵字。

變量：其值在其作用域內可以改變的量稱為變量。一個變量應該有一個名字，在內存中占據一定的存儲空間。變量在使用前必須要定義。每個變量都有自己的地址。

變量分類：變量依據其定義的類型，分為不同類型，如：整型變量，字符型變量，浮點型變量，指針型變量等等。

特點：變量其值可以發生改變，意味著它可以被覆蓋，被寫入，被賦值。每個變量必須要有一個名字和它所在內存空間綁定，如圖xxx所示。

圖xxx 變量內存空間示意圖

代碼中聲明整型變量a，它的類型已經決定，那么它的大小也就是4個字節(32位機上)，那么在內存中就有連續的四個字節與之對應，a變量名就代表了這四個字節的空間，a變量的地址就是連續四個字節的開始的地址0x000。就好像是飯店里每個房間都有一個地址，如201室代表二樓每一個房間，叫201不太雅觀，我們起個名字叫：牡丹廳。那么，我們人為的將“牡丹廳”這個名字和201房間綁定在了一起。當我們說到牡丹廳，就知道是201房間，同樣當我們說201房間我們也知道是牡丹廳。

同樣的道理，當我們說a變量，就知道是從0x000這個地址開始的4個字節，當我們說0x000地址就知道這是a變量的空間。那么既然a是變量也就是說它所代表的空間里的數據是可以修改的，同樣0x000地址處的數據也是可以修改的。

變量名和變量的值：

變量名是在變量的聲明的時候，該名字就和內存中一塊地址綁定在一起了。可以通過變量名直接找到對應的內存區域，也可以通過地址找到其內存區域。

變量的值是變量所對應的內存區域內存放的二進制序列。變量的值不會因為變量的類型發生了改變而改變，當變量被轉換為對應類型時，內存區域的二進制序列以該類型的形式翻譯出來。這也是強制類型轉換能夠成立的原因。

例如：

int a = 97;

char ch1 = ‘a’;

char ch2 = (char)a;

char *p = (char*)a;

第一行代碼：整型變量a在內存中是以97的二進制形式存放的，當使用它時，會被以十進制形式表現出來。

第二行代碼：字符變量ch1的ASCII 碼是97，也是以97的二進制存放的，使用時，會被以字符’a’的形式表現出來。

第三行代碼：將整型變量a強制類型轉換成字符型，a變量里的值沒有變，變的是它的類型，它里面的值還是97的二進制，它類型變成了char，97的二進制變成char型，表現出來就是字符’a’。

第四行代碼：聲明一個字符型指針變量p，p是個變量，它里面的值可變，它的值是整型變量a的值強制類型轉換成了字符指針類型。這個時候p里的值還是97的二進制，只不過這個97的意義已經代表了一個字符型指針，也就是一個指向字符的地址了。

由此可見：變量在內存中存放和它的值沒有關系，而是和它的類型相關的。同樣我們也可以得出：一個二進制序列對于計算機本身而言沒有任何意義，計算機根本不知道這個二進制數據是干什么的，只有具體到它的類型時或出現在合適的場合時，才能代表具體的意義。如果一串二進制數據出現在地址總線上，它代表是一個地址，如果該相同數據出現在數據總線上，它代表是一個數據。所以，當我們看到一個數據時，比如：3.1415926，不能把它戴上定向思維的帽子認為它就是PI，而是要看清它的本質，它就是一堆二進制代碼。

我們來看下下面的例子：

1.

char ch = ‘a’;

int a = (int)ch;

printf(“%d %c\n”, a, ch);

ch是什么？ch里裝的是什么？a是什么？a里面裝的是什么？打印什么？

2.

int add = 0x12345678;

int *p = (int*)add;

add是什么？add里裝的是什么？p是什么？p里裝的是什么？*p又是什么？&p又是什么？

3.

#define PI 3.14

int a = PI;

printf(“%d\n”, a);

上面的代碼有沒有問題？

4.

#define PI 3.14

printf(“%d\n”, PI);

代碼有沒有問題？

5.

#define PI 3.14

int a = PI;

PI = 3.1415926;

int b = PI;

printf(“%d %d\n”, a, b);

代碼有沒有問題？

6.

char *str = “hello world”;

printf(“%s\n”, str);

*str = “goodbye world”;

printf(“%s\n”, str);

代碼有沒有問題？

答案：

1.?????? 測試對變量類型的理解和類型轉換。ch是字符型變量，ch里是字符’a’的二進制數，a是整型變量，a里面是字符’a’的二進制數的整型表示方式，以十進制數表示出來97。打印結果為97 和 a。

2.?????? 測試對整型和地址類型轉換。add是一個整數變量，add里是0x12345678的二進制數，以十進制表現出來，p是一個整型指針變量名，p里面是0x12345678的二進制數，以地址的方式表現出來，代表地址0x12345678。*p是通過*去訪問地址0x12345678這個地址處的數據(如果你試圖去打印它，會出錯，因為這個地址你不一定有權限去訪問)。&p是取出整型指針變量p的地址，因為p是一個變量，它也有自己的地址，所以可以取出它的地址來(見上面變量的定義)。

3.?????? 宏定義一個常量PI，PI這個符號代表了3.14，在代碼執行前的預處理階段第二行int a = PI，已經被替換為了int a = 3.14，將3.14賦值給整型，會舍棄掉小數點后面部分結果，僅保留整數部分，打印結果為3。

4.?????? 和上面3一樣，在預處理階段被替換成了printf(“%d\n”, 3.14)，結果為1374389535，這是因為將浮點型的3.14在內存中的數據，以整型來表現的。

5.?????? 第三行PI = 3.1415926會出錯，PI是個常量其被替換成了3.14 = 3.1415926，3.14是個字面常量，不能被賦值。錯誤信息為“向無效左值賦值出錯”(關于常見錯誤信息，見C語言常見錯誤詳解章節)。

6.?????? 第三行*str = “goodbye world”出錯，第一行中將字符串常量“hello world”的首地址給了字符指針變量str，第三行試圖將“goodbye world”的首地址，通過*str的訪問方式覆蓋str指向的字符串常量“hello world”。這句話理解起來都比較費勁，因為這里有兩個錯誤：

試圖向常量里寫數據。

“hello world” 是字符串常量，那么這個字符串空間里的內容不能改變。

指針變量里應該放地址，字符串都是以首地址為地址。

向一個地址里寫入字符串應該使用strcpy。*str只是代表了str指向的字符串中的第一個字符，將字符串地址寫入到一個字符里肯定不行。

關于上面說的，可能現在還不太好理解，請讀者通讀完C語言指針和數組之后再來細品，定會有不同程度的深入理解。

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總結

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