C語言的const和volatile怎么使用

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語言編譯器不會將const修飾的全局變量存儲于只讀存儲區(qū)中，而是存儲于可修改的全局?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\n",a);

   a=20;
   printf("a = %d\n",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\n",a);

   *p=20;
   printf("a = %d\n",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\n",b);
   b=20;
   printf("b = %d\n",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\n",b);

   *p=20;
   printf("b = %d\n",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”。

同時為了驗(yàn)證“標(biāo)準(zhǔn)c語言編譯器不會將const修飾的全局變量存儲于只讀存儲區(qū)中，而是存儲于可修改的全局?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于只讀存儲區(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：這里會有段錯誤，錯誤出現(xiàn)在const+static修飾的j變量對其進(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于只讀存儲區(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\n",p);
    p[1]='_';
    printf("%s\n",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\n",p);
  //  p[1]='_';
   // printf("%s\n",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，這個關(guān)鍵字在面試題目里面經(jīng)常會出現(xiàn)，但是平時學(xué)習(xí)的時候，如果你沒有真正理解這其中的含義，在筆試的時候，腦袋里面可能依稀是記得有那么幾個結(jié)論，但是有時候吧，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，然后再給一個例子，把這個例子的講明白，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可以修飾一個中斷子程序中會訪問到的非自動變量

2、分析原理

大家可能平時在博客學(xué)習(xí)，都會發(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)化兩個字，意思就是最優(yōu)值(變量的值不會改變)，這里我用一個簡單代碼來說明一下：

#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的值可能就會改變，while就不會一直死循環(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，簡單理解了就行）