關于結構體中指針的一些探討

作者： Firefly 2022-01-12 08:30:55

在上篇文章中，有讀者對下列代碼有疑問,這位讀者意識到了name成員是個指針，在沒有對指針分配內存時，就直接復制“xiaoming”字符串，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。

01 起因

在上篇文章《STM32編程中枚舉和結構體的結合》中，有讀者對下列代碼有疑問

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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很明顯，這位讀者意識到了name成員是個指針，在沒有對指針分配內存時，就直接復制“xiaoming”字符串，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。

02 解釋

首先，實踐是檢驗真理的唯一標準，我們直接在編譯器運行代碼即可，這里我使用的是IAR編譯，在VisualStudio中運行結果也是一樣的，這里我使用IAR為例

可以看到，運行沒有問題的，name成員被正常賦值。這里注意name指針指向的位置是0x8002A5C，這是在flash的地址范圍，也就是編譯器直接把“xiaoming”字符串放到了flash中，作為一個常量，然后把這個常量的指針賦給name指針，所以不用提前給name指針申請內存空間。關于STM32的內存分配，可以看之前推文《C語言在STM32中的內存分配》。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);

運行結果如下

可以看出，name指針是指向內存的，和剛開始的代碼是有區別的。那么像剛開始的寫法，如下

xiaoming.name = "xiaoming";

編譯正常，運行正常，在使用中有什么限制嗎?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符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，但是并不能達到修改第3個字符的目的。

本質上因為name指針指向的是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指針指向的是內存，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);

所以日常代碼編寫中需要注意這些，我的觀點是：按照上述方法，先對指針申請內存，然后再賦值。

當然，萬事沒有絕對，需要視情況而定，下列情況，你也可以直接將字符串賦給指針

確認指針不會有寫入操作，只有讀操作，且你認為多加一句memcpy語句影響你的代碼運行速度了。

確認指針不會有寫入操作，只有讀操作，且系統沒有多余的內存給指針申請了。

03 const關鍵字

上文既然提到了只讀屬性，那么我們就再說一下const關鍵字。大家先看如下代碼操作

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); 
}