有什么方法可以保护在 C 中运行时修改的变量吗？

Question

我想知道是否有任何方法可以保护变量在初始化后被修改（类似于在运行时“常量化”变量）。例如：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main(void)
{
    int v, op;
    scanf( "%d", &op );
    if( op == 0 )
        v = 1;
    else
        v = 2;
// here transform v to a constant...
    .
    .
// ...and that any attempt to modify v yields to an error.
    .
    .
    return EXIT_SUCCESS;
}

Answer 1

您可以像这样使输入的结果为const：

int func()
{
    int op = 0;
    scanf( "%d", &op );
    if( op == 0 )
        return 1;
    else
        return 2;
}

int main()
{
    const int v = func();
    // ...
}

注意。当然，没有办法防止在程序后期发生未定义的行为，这似乎改变了v（因为根据定义，未定义的行为可以产生任何影响）。

Answer 2

是的：考虑您的代码：

foo.h:

void do_something(int arg);

foo.c:

#include "foo.h"

void do_something(int arg)
{
    // implement
    //
    // Here "arg" is completely under your control.
}

foo_test.c:

#include "foo.h"

// add unit tests for do_something

ma​​in.c:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "foo.h"

int main(void)
{
    int op;
    if (scanf("%d", &op) != 1) { abort(); }

    do_something(op == 0 ? 1 : 2);
}

现在从代码中可以完全清楚地看到，do_something 的函数参数是函数的私有和本地的，不受调用之上的任何内容的影响。

Answer 3

防止全局变量在初始化后被修改的唯一方法是声明它const：

const int i = 5;

但是，如上所示，这需要使用定义对其进行初始化。除了在编译时求值的常量表达式之外，没有办法从程序代码初始化它。

请注意，虽然您可以将 const 丢弃，但这会导致 undefined bahaviour 并且很可能会导致问题，因为 const 变量可能会被放入 read-只有你的程序的内存区域。

如果您确实需要对此类变量进行访问控制，则必须将其作为 static 放入函数中（在第一次调用时进行初始化），或者 - 最好是单独的模块/编译单元（也称为static）。然后在此使用显式 setter/getter 函数：

"wrapper.h":

#ifndef WRAPPER_H
#define WRAPPER_H

extern void set_once(int v);
extern int get_value(void);

#endif

---

"wrapper.c":

#include <stdbool.h>
#include "wrapper.h"

static struct {
    bool is_set;    // guaranteed false on startup
    int value;
} my_var;

void set_once(int v)
{
    if ( !my_var.is_set )
        my_var.value = v;
    else
        ; // report an error, e.g. abort()
}

int get_value(void)
{
    if ( !my_var.is_set )
        return my_var.value;
    // report an error, e.g. abort()
}

---

"main.c"

#include "wrapper.h"

int main(void)
{
    set_once(5);
    int i = get_value();
}

这样，如果您使用未初始化的值或尝试多次设置它，您将收到运行时错误。请注意，该标志依赖于将全局变量初始化为 0（保证评估 false）。 尽管您可能只是忽略了多个集合，但至少在调试/测试期间（例如使用 assert）是捕获和报告的好习惯。

编辑：

上述方法适用于全局变量。如果要保护多个变量，可以对其进行修改，例如函数采用指向结构的指针。如果要使用不同的类型，请将标志打包到自己的结构中，并将其作为第一个匿名字段添加到每个要保护的类型的结构类型中。如果 gcc 扩展可用且允许，请查看 -fplan9-extensions。使用不透明指针可以避免意外的外部修改。

但是，对于局部变量，请使用 @MattMcNabb 的版本。

Answer 4

不，从来没有。

你可以让它const，但这更像是一个轻微的提示，几乎不费吹灰之力就可以丢弃。此外，如果你有一个指向某个东西的指针，你总是可以通过直接内存访问来改变它。

您也可以将它隐藏在一个管理对它的写访问的类中，但您的情况与第一种情况相同——您有一个指向它的指针。