C语言之const和volatile"究极"学习
C语言之const和volatile"究极"学习
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\n",a);
a=20;
printf("a = %d\n",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\n",a);
*p=20;
printf("a = %d\n",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\n",b);
b=20;
printf("b = %d\n",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\n",b);
*p=20;
printf("b = %d\n",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\n",p);
p[1]='_';
printf("%s\n",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\n",p);
// p[1]='_';
// printf("%s\n",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。
当然这里为了好理解，我说的不是很专业，没有从寄存器和内存的角度去说。（我也不想那么去讲解，简单理解了就行）
总之一句话：上面的结论中，volatile修饰的都是变量，变量就可能改变，不会被编译器优化；只是说我们上面的结论应用场景不同而已。
三、总结
- const使得变量具有只读属性
- const不能定义真正意义上的常量
- const将具有全局生命周期的变量存储于只读存储区
- volatile强制编译器减少优化，必须每次从内存中取值
好了，今天的分享就到这里，如果文章中有错误或者不理解的地方，可以交流互动，一起进步。我是txp，下期见！