13. 结构体与const：const结构体、const成员、const指针的交互

const 这个关键字，在 C 语言里就像一把双刃剑。用好了，代码健壮性直接上一个台阶；用不好，编译器的报错能让你怀疑人生。尤其是当 const 遇上结构体，再加上指针，这三者搅在一起，很多老手都会翻车。

我个人习惯，在嵌入式项目中，能加 const 的地方绝不手软。为什么？因为嵌入式设备跑起来，一个野指针或者意外修改，轻则死机，重则烧板子。我就在一个电机驱动项目里吃过亏——一个本应只读的配置结构体被某个函数偷偷改了，结果电机转着转着突然反向，差点把机械臂甩出去。从那以后，我对 const 的用法就格外较真。

13.1 const 结构体变量

先看最基础的情况：定义一个 const 结构体变量。

struct Sensor {
    int id;
    float range;
    char unit;
};

const struct Sensor temp_sensor = {1, 100.0f, 'C'};

这个 temp_sensor 一旦初始化，所有成员都不能改。你想想看，如果某个传感器参数是出厂校准值，就应该这么写。编译器会帮你拦住所有试图修改的行为。

我在项目中经常把系统参数表定义成 const 结构体数组，放在 Flash 里。这样既省 RAM，又防止运行时被篡改。

13.2 const 结构体成员

有时候，我们只想保护结构体里的某个成员，而不是整个结构体。比如一个结构体里，有些字段是固定的，有些字段需要运行时修改。

struct DeviceConfig {
    const int device_id;   // 只读，初始化后不能改
    int baudrate;          // 可读写
    float voltage;         // 可读写
};

这里 device_id 被 const 修饰。初始化之后，任何试图修改它的代码都会编译报错。其他成员则不受影响。

不过说实话，const 成员在实际项目中用得不算特别多。因为大多数时候，要么整个结构体 const，要么完全不 const。但当你需要设计一个“半可变”的数据结构时，这个特性就很有用了。

13.3 const 与结构体指针

这才是真正的重头戏。const 和指针组合起来，有四种常见写法。我当年刚学的时候，也被绕得晕头转向。咱们一个一个拆开看。

写法	含义	能否修改指针	能否修改指向的内容
const struct S *p	指向 const 结构体的指针	可以	不可以
struct S * const p	指向结构体的 const 指针	不可以	可以
const struct S * const p	指向 const 结构体的 const 指针	不可以	不可以
struct S const *p	与第一种等价	可以	不可以

嗯，这里要注意：const struct S *p 和 struct S const *p 是完全等价的。const 放在类型前面还是后面，效果一样。但 struct S * const p 就完全不同了。

13.3.1 指向 const 结构体的指针

struct Sensor {
    int id;
    float range;
};

struct Sensor s = {1, 100.0f};
const struct Sensor *p = &s;

// p->id = 2;      // 错误！不能修改
// p->range = 200;  // 错误！不能修改
p = &some_other;    // 可以，指针本身可以变

这种写法最常见。比如你写一个打印函数，只想读取结构体数据，不想修改它。就应该用 const 指针参数。

void print_sensor(const struct Sensor *ps) {
    printf("ID: %d, Range: %.1f\n", ps->id, ps->range);
    // 函数体内不会意外修改 ps 指向的内容
}

我曾经在一个通信协议栈里，所有解析函数都用了这种 const 指针。后来同事接手代码，说“你这接口一看就知道哪些数据会被改，哪些不会，太清楚了”。

13.3.2 指向结构体的 const 指针

struct Sensor s = {1, 100.0f};
struct Sensor * const p = &s;

p->id = 2;          // 可以，内容可以改
// p = &other;      // 错误！指针本身不能改

这种写法，说白了就是“指针一旦指向某个对象，就不能再指向别处”。但指向的对象内容可以随便改。在嵌入式里，常用于固定映射的硬件寄存器地址。

13.3.3 双重 const

const struct Sensor * const p = &s;
// 既不能改指针，也不能改内容

这种写法比较极端。我一般只在全局常量指针或者只读查找表里用。比如一个固定的传感器校准参数表，既不能换表，也不能改表里的数据。

13.4 const 结构体作为函数参数

函数参数用 const 结构体指针，是 C 语言里最推荐的实践。原因很简单：传结构体本身会拷贝整个结构体，浪费栈空间和时间；传指针只拷贝 4 或 8 个字节。加上 const 后，调用者可以放心地把数据交给你。

// 不推荐：传整个结构体，拷贝开销大
void process(struct Sensor s);

// 推荐：传 const 指针，高效且安全
void process(const struct Sensor *ps);

我见过一些新手代码，结构体几百个字节，还按值传递。每次调用都拷贝一次，性能直接拉胯。改成 const 指针后，代码跑得飞快，而且语义更清晰。

13.5 知识体系图

下面这张图，把 const 与结构体、指针的交互关系梳理清楚了。你可以把它当作一个速查表。

13.6 实际项目中的建议

说了这么多，总结几条我在项目里实际用下来的经验：

• 函数参数优先用 const 指针：除非结构体很小（比如 8 字节以内），否则别传值。const 指针既高效又安全。
• 全局常量用 const 结构体：比如系统配置、校准参数、查找表。放在 const 段，还能省 RAM。
• 别滥用强制类型转换去掉 const：这基本等于告诉编译器“你别管我，我知道我在干什么”。但大多数时候，你不知道。
• const 指针的写法，从右往左读：比如 const struct S * const p，从右往左：p 是一个 const 指针，指向一个 const struct S。这样不容易搞混。

嗯，关于 const 与结构体的交互，就聊到这里。记住一点：const 不是束缚，是保护。保护你的数据不被意外修改，保护你的代码逻辑不被破坏。用好它，你的 C 代码会稳健很多。

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