C语言之const和volatile"究极"学习

2020-08-19 09:20

TXP嵌入式

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关于const的用法，现在大概前前后后应该写了有两篇文章，以前学习的时候，用法体会不是那么深刻，为啥这么说呢，因为在学习c＋＋的时候，会发现const关键字有新的玩法，关于这个新的玩法，大家可以去看最近学习总结写的c＋＋文章专辑。

一、const的用法：

1、const只读变量：

const修饰的变量是只读的，本质上还是变量

const修饰的局部变量在栈上分配空间

const修饰的全局变量在全局数据区分配空间

const只在编译期有用，在运行期没有用

注：const修饰的变量不是真的常量，它只是告诉编译器该变量不能出现在赋值符号的左边

2、const全局变量的分歧：

在现代c语言编译器中，修改const全局变量将导致程序崩溃

标准c语言编译器不会将const修饰的全局变量存储于只读存储区中，而是存储于可修改的全局数据区，其值依然可以改变

3、代码示例：

（1）只读变量代码示例：

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

return 0；
｝

运行结果：

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

注解：显示这个结果很正常，变量a被const修饰了，它就成了只读的。

（2）如果对变量a的值进行修改：

＃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；
｝

运行结果：

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

注解：通过指针的方式，就能够把a的值进行修改，这也论证了“const修饰的变量是只读的，本质上还是变量”这句话

（3）const修饰全局变量：

代码版本一

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

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

输出结果：

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修饰栈上的变量用法一样

代码版本二

＃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；
｝

运行结果：

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

注解：这里出现了段错误，这也验证了我们上面所说的“修改const全局变量将导致程序崩溃”。

同时为了验证“标准c语言编译器不会将const修饰的全局变量存储于只读存储区中，而是存储于可修改的全局数据区，其值依然可以改变”这句话，我把这段代码放到dev c＋＋上进行试验：

说明：我这个版本的编译器支持标准c语言，所以没导致程序崩溃，能够正常运行

4、const的本质

c语言中的const使得变量具有只读属性

现代c编译器中的const将具有全局生命周期的变量存储于只读存储区，不是放在全局数据区

注：const不能定义真正意义上的常量；同时这里注意static关键字修饰的变量，它的生命周期和全局变量一样。

代码示例：

＃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；
｝

输出结果：

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

注解：这里会有段错误，错误出现在const＋static修饰的j变量对其进行修改，还有const修饰的全局数组。

5、const修饰函数参数和返回值

const修饰函数参数表示在函数体内不希望改变参数的值

const修饰函数返回值表示返回值不可改变，多用于返回指针的情形

在c语言中的字符串字面量存储于只读存储区中，在程序中需要使用const char＊指针，例如：

const char ＊ s ＝＂TXP嵌入式＂；／／字符串字面量

代码示例：

＃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；
｝

输出结果：

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：上面这样写，肯定有问题。

代码进化：

＃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；
｝

输出结果：

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

二、volatile的用法

老实说，这个关键字在面试题目里面经常会出现，但是平时学习的时候，如果你没有真正理解这其中的含义，在笔试的时候，脑袋里面可能依稀是记得有那么几个结论，但是有时候吧，一紧张就把结论给忘了，也不是不可能，所以说，咋们还是老实一点，得真正把它原理搞明白才行，这样上来战场就不怕了，以后写代码也就少一点bug。

1、volatile的常用结论（volatile英文本意就是易变的意思）

这里我先给结论，然后再给一个例子，把这个例子的讲明白，所有结论就都明白了。

volatile可理解为“编译器警告指示字”

volatile告诉编译器必须每次去内存中取变量值

volatile主要修饰可能被多个线程访问的变量

volatile也可以修饰可能被未知因素更改的变量

volatile可以修饰一个中断子程序中会访问到的非自动变量

2、分析原理

大家可能平时在博客学习，都会发现讲解编译器优化的，然后加了volatile关键来修饰变量，就告诉编译器不要去优化这个变量了，那么这里的优化到底是什么意思呢？

从字面上来理解优化两个字，意思就是最优值（变量的值不会改变），这里我用一个简单代码来说明一下：

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

while（a）
｛

｝
｝

说明：上面的代码，如果变量a没有加volatile修饰的话，编译器就会优化它（也就是a的值一直不变），所以while就一直死循环；然后我如果加了volatile来修饰的话，编译器就不会去优化变量a，不优化的意思就是说，变量a的值可能就会改变，while就不会一直死循环。