C語言中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變量的語句，讓這種程序不能通過編譯；

第二種，由操作系統來阻止，即把const 的內存地址訪問權限標記為“只讀”，一旦運行中的程序試圖修改它，就會產生異常，終止進程。

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

先來看一個簡單的例子，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，會收到一個 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，運行程序：

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

運行出錯了，報錯是“segmentation fault”，即“段錯誤”，它是在提醒我們，程序中用錯誤的權限訪問了內存某區域。這說明，操作系統把變量$a$加載到了一段只讀內存區域之中，因此對該區域地址的寫操作將引發異常，這是由操作系統的內存保護機制決定的。

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

這對嗎？不完全對，我們來看另一個例子，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，運行程序：

./const2
initial: 10
modified: 1

咦？怎么成功運行了，而且a的值還被順利修改了？

結合以上兩個例子，我們可以得出以下推測：

const只是C語言中的一種對變量的修飾符，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”，因此編譯器會從語法上檢查程序中是否有修改它的語句（例如“a=1;”），一旦發現這種“違背初衷”的語句，就會報錯阻止你。

然而，編譯器所阻止的僅僅是對a這個符號對應值的修改而已，卻并不阻止對這個地址的值的修改，源文件“const2.c”之所以能順利通過編譯且正常運行，就是因為它利用一個名字不叫a的指針指向它，從而繞過了編譯器的語法檢查。

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

從這個角度來說，const的作用是靠編譯器僅僅從語法檢查來實現的，因此存在運行時的漏洞。

那么為什么“const1.c”就不能正常運行呢？

仔細看這兩個源程序，區別僅僅在于，在“const1.c”中，a被聲明為全局變量，而在“const2.c”中，它被聲明為main函數中的一個局部變量。全局變量與局部變量的區別在于，前者會在程序開始運行之前就被加載，加載后會一直留在內存中，且加載的位置在數據區，直到程序退出；后者只有在運行到它時才會被加載，且加載的位置是運行時的棧幀，一旦超出作用于就會被回收。

因此，編譯器會對被聲明為全局變量的const int a進行優化，把它放到只讀內存區內，這一內存區的權限是“read\ only”，權限信息由操作系統所維護的段表來保存，程序每訪問某地址時，操作系統都會檢測其訪問權限是否合法。“const2.c”中企圖用“寫”的方式來訪問“只讀”的段，自然會報出“segment fault"的錯了。

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

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const修飾的對象是全局變量時（全局變量很重要，因為很多源文件都要訪問它，牽一發而動全身，所以不應輕易更改），編譯器知道自己的能力有限，只能管得了編譯，管不了運行時如何，所以優化了語句把它編程真正的常量，讓操作系統的內存保護功能來履行這一職責。

這一優化，并不是C規定的，而是編譯器廠商出于實際應用的考慮作出的選擇。

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