嵌入式C指针与const的完美组合

嵌入式专栏

关注+星标公众号，不错过精彩内容作者 | Mr.Deng转自 | 嵌入式情报局
本文给大家分享一下嵌入式C语言const与指针的门门道道，大家都知道在C语言中，指针的灵活性是其核心魅力，但也如同一把双刃剑——稍有不慎就可能引发内存越界、数据篡改等问题。
而const关键字的加入，则为指针赋予了“选择性自由”的能力：既能保留指针的动态操作，又能精准控制数据的可修改性。
今天，我们从实际工程场景出发，揭秘const与指针结合的核心技巧，助你写出更安全、更健壮的代码。
一、技术本质：const与指针的三种“契约”

在深入应用前，先明确const修饰指针时的三种组合形态（以int类型为例）：
语法指针可变性内容可变性核心意义const int *p???只读数据，指针灵活int *const p???固定地址，数据可改const int *const p??完全只读记忆口诀：
?const在左（const T *p）→ 数据不可变
?const在右（T *const p）→ 指针不可变
? 两边都const→ 双锁封印

二、实战场景：const指针的五大高光时刻
函数参数：防御性编程的利器
场景：设计一个打印字符串长度的函数，确保内部不会误改字符串内容。size_t safe_strlen(const char *str) {
    // str[0] = 'A';  // 编译报错！禁止修改数据
    size_t len = 0;
    while (str[len] != '\0') len++;
    return len;
}
价值：
? 明确函数职责：const char *告知调用者“此函数不会修改你的数据”。
? 防止内部误操作：即使函数内部有复杂逻辑，也无法通过指针篡改数据。
硬件寄存器访问：地址不可变的强制约束
场景：操作嵌入式设备的寄存器，要求指针地址固定，但允许写入数据。#define HW_REG_ADDR 0x40000000
volatile uint32_t *const reg = (uint32_t *)HW_REG_ADDR;
void set_register() {
    *reg = 0x55AA;    // 正确：写入数据
    // reg = (void*)0x50000000;  // 编译报错！地址不可变
}
价值：
? 防止指针被意外修改，确保硬件操作地址的绝对正确性。
?volatile与const配合，既保证地址固定，又避免编译器优化。
嵌入式配置表：双重保护敏感数据
场景：存储设备的只读配置参数（如波特率、校验位）。const struct UartConfig {
    int baud_rate;
    char parity;
} *const config_table = (const struct UartConfig*)0x8000;
void init_uart() {
    // config_table->baud_rate = 115200;  // 错误：数据不可改
    // config_table = NULL;               // 错误：指针不可改
    set_uart(config_table->baud_rate, config_table->parity);
}
价值：
? 数据与指针双const，防止运行时意外覆盖配置表。
? 映射到固定内存地址，适用于ROM或Flash存储的配置数据。
动态内存管理：防止指针“漂移”
场景：在内存池中分配固定块，确保管理指针不越界。uint8_t memory_pool[1024];
uint8_t *const pool_start = memory_pool;
uint8_t *const pool_end = memory_pool + sizeof(memory_pool);
void* allocate_mem(size_t size) {
    static uint8_t *current = memory_pool;
    if (current + size > pool_end) return NULL;
    void *ptr = current;
    current += size;
    return ptr;
}
价值：
?pool_start和pool_end作为边界哨兵，禁止修改，确保内存池范围恒定。
字符串常量：避免野指针陷阱
场景：定义只读的全局字符串常量。const char *const LOG_HEADER = "[SYSTEM]: ";
void log_message(const char *msg) {
    printf("%s%s
", LOG_HEADER, msg);
    // LOG_HEADER[0] = '(';       // 错误：数据不可改
    // LOG_HEADER = "[ERROR]: ";  // 错误：指针不可改
}
价值：
? 防止字符串常量被意外修改（否则可能触发段错误）。
三、进阶技巧：const与类型转换的博弈

穿透const限制？小心UB！
问题：能否通过其他指针修改const数据？const int a = 100;
int *p = (int*)&a;
*p = 200;  // 未定义行为（UB）！可能崩溃或静默错误
结论：
?const是开发者的“君子协定”，强制突破可能导致不可预知后果。
多级指针的const传递
规则：const修饰应遵循“从右向左”结合原则：const int **pp1;     // pp1可变，*pp1可变，**pp1不可变
int *const *pp2;     // pp2可变，*pp2不可变，**pp2可变
int **const pp3;     // pp3不可变，*pp3可变，**pp3可变
应用：在复杂数据结构（如链表、树）中逐层约束可变性。

四、总结：const指针的工程哲学
安全第一：通过编译时检查，将运行时错误消灭在萌芽阶段。代码即文档：const明确传达了数据的使用权限，减少团队协作成本。资源契约：在嵌入式、系统级开发中，const指针是硬件、内存、数据的“守护者”。[/ol]------------ END ------------

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