C語言之const和volatile的深度學(xué)習(xí)

關(guān)于const的用法，現(xiàn)在大概前前后后應(yīng)該寫了有兩篇文章，以前學(xué)習(xí)的時(shí)候，用法體會(huì)不是那么深刻，為啥這么說呢，因?yàn)樵趯W(xué)習(xí)c＋＋的時(shí)候，會(huì)發(fā)現(xiàn)const關(guān)鍵字有新的玩法，關(guān)于這個(gè)新的玩法，大家可以去看最近學(xué)習(xí)總結(jié)寫的c＋＋文章專輯。

一、const的用法：

1、const只讀變量：

const修飾的變量是只讀的，本質(zhì)上還是變量

const修飾的局部變量在棧上分配空間

const修飾的全局變量在全局?jǐn)?shù)據(jù)區(qū)分配空間

const只在編譯期有用，在運(yùn)行期沒有用

注：const修飾的變量不是真的常量，它只是告訴編譯器該變量不能出現(xiàn)在賦值符號(hào)的左邊

2、const全局變量的分歧：

在現(xiàn)代c語言編譯器中，修改const全局變量將導(dǎo)致程序崩潰

標(biāo)準(zhǔn)c語言編譯器不會(huì)將const修飾的全局變量存儲(chǔ)于只讀存儲(chǔ)區(qū)中，而是存儲(chǔ)于可修改的全局?jǐn)?shù)據(jù)區(qū)，其值依然可以改變

3、代碼示例：

（1）只讀變量代碼示例：

＃include ＜stdio．h＞
int main（）
｛
const int a ＝10；
printf（＂a ＝ ％d＂，a）；
a＝20；
printf（＂a ＝ ％d＂，a）；

return 0；
｝

運(yùn)行結(jié)果：

test．c： In function ‘main’：
test．c：8：4： error： assignment of read－only variable ‘a(chǎn)’
a＝20；
＾

注解：顯示這個(gè)結(jié)果很正常，變量a被const修飾了，它就成了只讀的。

（2）如果對(duì)變量a的值進(jìn)行修改：

＃include ＜stdio．h＞
int main（）
｛
const int a ＝10；
int ＊p ＝（int ＊） ＆a；
printf（＂a ＝ ％d＂，a）；
＊p＝20；
printf（＂a ＝ ％d＂，a）；
return 0；
｝

運(yùn)行結(jié)果：

root＠txp－virtual－machine：／home／txp＃ ．／a．out
a ＝ 10
a ＝ 20

注解：通過指針的方式，就能夠把a(bǔ)的值進(jìn)行修改，這也論證了“const修飾的變量是只讀的，本質(zhì)上還是變量”這句話

（3）const修飾全局變量：

代碼版本一

＃include ＜stdio．h＞
const int b ＝ 40；
int main（）
｛


printf（＂b ＝ ％d＂，b）；
b＝20；
printf（＂b ＝ ％d＂，b）；
return 0；
｝

輸出結(jié)果：

root＠txp－virtual－machine：／home／txp＃ gcc test．c
test．c： In function ‘main’：
test．c：10：4： error： assignment of read－only variable ‘b’
b＝20；
＾

注解：跟const修飾棧上的變量用法一樣

代碼版本二

＃include ＜stdio．h＞
const int b ＝ 40；
int main（）
｛
int ＊p ＝（int ＊） ＆b；
printf（＂b ＝ ％d＂，b）；
＊p＝20；
printf（＂b ＝ ％d＂，b）；
return 0；
｝

運(yùn)行結(jié)果：

root＠txp－virtual－machine：／home／txp＃ ．／a．out
b ＝ 40
Segmentation fault （core dumped）

注解：這里出現(xiàn)了段錯(cuò)誤，這也驗(yàn)證了我們上面所說的“修改const全局變量將導(dǎo)致程序崩潰”。

同時(shí)為了驗(yàn)證“標(biāo)準(zhǔn)c語言編譯器不會(huì)將const修飾的全局變量存儲(chǔ)于只讀存儲(chǔ)區(qū)中，而是存儲(chǔ)于可修改的全局?jǐn)?shù)據(jù)區(qū)，其值依然可以改變”這句話，我把這段代碼放到dev c＋＋上進(jìn)行試驗(yàn)：

說明：我這個(gè)版本的編譯器支持標(biāo)準(zhǔn)c語言，所以沒導(dǎo)致程序崩潰，能夠正常運(yùn)行

4、const的本質(zhì)

c語言中的const使得變量具有只讀屬性

現(xiàn)代c編譯器中的const將具有全局生命周期的變量存儲(chǔ)于只讀存儲(chǔ)區(qū)，不是放在全局?jǐn)?shù)據(jù)區(qū)

注：const不能定義真正意義上的常量；同時(shí)這里注意static關(guān)鍵字修飾的變量，它的生命周期和全局變量一樣。

代碼示例：

＃include ＜stdio．h＞
const int Array［5］ ＝ ｛0｝；
void fun（int ＊p，int v）
｛
＊p＝v；
｝
int main（）
｛
int const i ＝1；
const static int j ＝2；
int const array［5］ ＝ ｛0｝；
fun（（int ＊）＆i，1）；
fun（（int ＊）＆j，2）；
fun（（int ＊）＆array［2］，3）；
fun（（int ＊）＆Array［1］，4）；
return 0；
｝

輸出結(jié)果：

root＠txp－virtual－machine：／home／txp＃ ．／a．out
Segmentation fault （core dumped）

注解：這里會(huì)有段錯(cuò)誤，錯(cuò)誤出現(xiàn)在const＋static修飾的j變量對(duì)其進(jìn)行修改，還有const修飾的全局?jǐn)?shù)組。

5、const修飾函數(shù)參數(shù)和返回值

const修飾函數(shù)參數(shù)表示在函數(shù)體內(nèi)不希望改變參數(shù)的值

const修飾函數(shù)返回值表示返回值不可改變，多用于返回指針的情形

在c語言中的字符串字面量存儲(chǔ)于只讀存儲(chǔ)區(qū)中，在程序中需要使用const char＊ 指針，例如：

const char ＊ s ＝ ＂TXP嵌入式＂；／／字符串字面量

代碼示例：

＃include ＜stdio．h＞
const char＊fun（const int i）
｛
i＝8；
return ＂TXP＂；
｝
int main（）
｛
const char ＊ p＝fun（0）；
printf（＂％s＂，p）；
p［1］＝＇＿＇；
printf（＂％s＂，p）；
return 0；
｝

輸出結(jié)果：

root＠txp－virtual－machine：／home／txp＃ gcc test．c
test．c： In function ‘fun’：
test．c：5：4： error： assignment of read－only parameter ‘i’
i＝8；
＾
test．c： In function ‘main’：
test．c：12：5： error： assignment of read－only location ‘＊（p ＋ 1u）’
p［1］＝＇＿＇；
＾

注解：上面這樣寫，肯定有問題。

代碼進(jìn)化：

＃include ＜stdio．h＞
const char＊fun（const int i）
｛
／／ i＝8；
return ＂TXP＂；
｝
int main（）
｛
const char ＊ p＝fun（0）；
printf（＂％s＂，p）；
／／ p［1］＝＇＿＇；
／／ printf（＂％s＂，p）；
return 0；
｝

輸出結(jié)果：

root＠txp－virtual－machine：／home／txp＃ ．／a．out
TXP

二、volatile的用法

老實(shí)說，這個(gè)關(guān)鍵字在面試題目里面經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)，但是平時(shí)學(xué)習(xí)的時(shí)候，如果你沒有真正理解這其中的含義，在筆試的時(shí)候，腦袋里面可能依稀是記得有那么幾個(gè)結(jié)論，但是有時(shí)候吧，一緊張就把結(jié)論給忘了，也不是不可能，所以說，咋們還是老實(shí)一點(diǎn)，得真正把它原理搞明白才行，這樣上來戰(zhàn)場(chǎng)就不怕了，以后寫代碼也就少一點(diǎn)bug。

1、volatile的常用結(jié)論（volatile英文本意就是易變的意思）

這里我先給結(jié)論，然后再給一個(gè)例子，把這個(gè)例子的講明白，所有結(jié)論就都明白了。

volatile可理解為“編譯器警告指示字”

volatile告訴編譯器必須每次去內(nèi)存中取變量值

volatile主要修飾可能被多個(gè)線程訪問的變量

volatile也可以修飾可能被未知因素更改的變量

volatile可以修飾一個(gè)中斷子程序中會(huì)訪問到的非自動(dòng)變量

2、分析原理

大家可能平時(shí)在博客學(xué)習(xí)，都會(huì)發(fā)現(xiàn)講解編譯器優(yōu)化的，然后加了volatile關(guān)鍵來修飾變量，就告訴編譯器不要去優(yōu)化這個(gè)變量了，那么這里的優(yōu)化到底是什么意思呢？

從字面上來理解優(yōu)化兩個(gè)字，意思就是最優(yōu)值（變量的值不會(huì)改變），這里我用一個(gè)簡(jiǎn)單代碼來說明一下：

＃include ＜stdio．h＞
int main（）
｛
int a ＝1；／／volatile int a ＝0；

while（a）
｛

｝
｝

說明：上面的代碼，如果變量a沒有加volatile修飾的話，編譯器就會(huì)優(yōu)化它（也就是a的值一直不變），所以while就一直死循環(huán)；然后我如果加了volatile來修飾的話，編譯器就不會(huì)去優(yōu)化變量a，不優(yōu)化的意思就是說，變量a的值可能就會(huì)改變，while就不會(huì)一直死循環(huán)。

當(dāng)然這里為了好理解，我說的不是很專業(yè)，沒有從寄存器和內(nèi)存的角度去說。（我也不想那么去講解，簡(jiǎn)單理解了就行）

總之一句話：上面的結(jié)論中，volatile修飾的都是變量，變量就可能改變，不會(huì)被編譯器優(yōu)化；只是說我們上面的結(jié)論應(yīng)用場(chǎng)景不同而已。

三、總結(jié)

const使得變量具有只讀屬性

const不能定義真正意義上的常量

const將具有全局生命周期的變量存儲(chǔ)于只讀存儲(chǔ)區(qū)

volatile強(qiáng)制編譯器減少優(yōu)化，必須每次從內(nèi)存中取值

好了，今天的分享就到這里，如果文章中有錯(cuò)誤或者不理解的地方，可以交流互動(dòng)，一起進(jìn)步。我是txp，下期見！