ANSI C 标准中关于指针赋值的约束条件

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先看一段包含警告的代码：

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void foo(const char **p) { } 

int main(int argc, char **argv) {
    foo(argv);
}
// warning: argument is incompatible with prototype

我们可能认为，由于实参 char *s 与形参 const char *p 应该是相容的（标准库中所有的字符串处理函数都是这样写的），那么，为什么实参 char **argv 与形参 const char **p 却不能相容呢？

容易混淆的 const

回答上述问题前先看一下关键字 const 的用法和实际使用的含义。注意，它不能把变量变成常量！在一个符号前加上 const 限定符只是表示这个符号不能被赋值。

这意味着，我们可以取一个 const 变量的地址，并且可以改变它的值（但最好还是不要这样）。回首往事，const 关键字原先如果命名为 readonly 就好多了，因为 readonly 没有不能改变的意思（外部可以去改变），而 const 只表示自身不会变。const 的最简单用法：

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const int num1 = 10;

当在赋值号两边加上指针，就要注意了：

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const int *num2 = &num1;
int i = 27;
num2 = &i;

const 修饰符修饰的不是 int 指针，而是 int 本身，意味着 int 不能被改变，而 int 指针的值（地址）可以被改写。const 最有用的地方就是用来修饰函数的形参，这样表示该函数不会去修改实参指针所指向的数据内容。它声称「我给你一个指向它的指针，但你不能修改它」。这个约定类似于 void * 的用法。尽管它可以用于任何类型，但通常被限定于把指针从一种类型转换为另一种类型。

总结：

  • int const *p（int 只读）
  • const int *p（int 只读）
  • int * const p（指针只读）
  • int const * const p（都只读）

指针赋值的约束条件

回到问题本身，ANSI C 标准中有这么一句话（约束条件）：

每个实参都应该具有自己的类型，这样它的值就可以赋值给它所对应的形参类型的对象（该对象的类型不能含有限定符）。

这就是说参数传递过程类似于赋值。所以，这样的代码也是非法的：

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char **cp;
const char **ccp;
ccp = cp;

要使指针的赋值合法，必须满足下列约束条件：

  1. 两个操作数都是指向有限定符或无限定符的相容类型的指针。
  2. 左边指针所指向的类型必须具有右边指针所指向类型的全部限定符（「无限定符」也被看作是一种限定符）。

先来看一下为什么实参 char * 和 const char * 匹配，即：

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char *cp;
const char *ccp;
ccp = cp;

它之所以合法，是因为它满足：

  • 左操作数是一个指向有 const 限定符修饰的 char 的指针。
  • 右操作数是一个指向没有限定符修饰的 char 的指针。（相当于空集可以包含于其它集合）
  • char 类型与 char 类型是相容的，左操作数所指向的类型具有右操作数所指向的类型的限定符（无 + const）。

注意，反过来就不能赋值了，比如：

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cp = ccp; // 产生警告

类似地，const char ** 是一个指向没有限定符修饰的指针类型。注意两个指针本身 const char ** 和 char ** 都没有被 const 限定符修饰。然而，它们指向的类型不一样，const char ** 指向 **const char ***，char ** 指向 **char ***。

  • const char 和 char → 相容
  • const char * 和 char * → 不相容（注意注意！有点奇葩！）
  • 我猜 char * const 和 char * 是相容的。

相容性是不能传递的。

换言之，

  • 左操作数的类型是 FOO_2，它是一个指向 FOO 的指针，而 FOO 是一个没有限定符的指针，它指向一个带有 const 限定符的 char 类型。
  • 右操作符的类型是 BAZ_2，它是一个指向 BAZ 的指针，而 BAZ 是一个没有限定符的指针，它指向一个没有限定符的字符类型。

FOO 和 BAZ 所指向的类型是相容的，而且它们本身都没有限定符，所以两者之间可以赋值（注意只是单向的）。但是 FOO 和 BAZ 所指向的类型相容并不意味着 FOO_2 和 BAZ_2 所指向的类型也相容，所以即使 FOO_2 和 BAZ_2 都没有限定符，但它们之间不能进行赋值（双向都不行，因为所指向的对象本身不相容）。

参考

《C 专家编程》（Expert C Programming）p19-21