C語言之const和volatile"究極"學習

關於const的用法，現在大概前前後後應該寫了有兩篇文章，以前學習的時候，用法體會不是那麼深刻，為啥這麼說呢，因為在學習c＋＋的時候，會發現const關鍵字有新的玩法，關於這個新的玩法，大家可以去看最近學習總結寫的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數據區分配空間

const只在編譯期有用，在運行期沒有用

註：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在賦值符號的左邊

2、const全局變量的分歧：

在現代c語言編譯器中，修改const全局變量將導致程序崩潰

標準c語言編譯器不會將const修飾的全局變量存儲於只讀存儲區中，而是存儲於可修改的全局數據區，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；
｝

運行結果：

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

註解：顯示這個結果很正常，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；
｝

運行結果：

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

註解：通過指針的方式，就能夠把a的值進行修改，這也論證了「const修飾的變量是只讀的，本質上還是變量」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；
   ＾

註解：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；
｝

運行結果：

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

註解：這裡出現了段錯誤，這也驗證了我們上面所說的「修改const全局變量將導致程序崩潰」。

同時為了驗證「標準c語言編譯器不會將const修飾的全局變量存儲於只讀存儲區中，而是存儲於可修改的全局數據區，其值依然可以改變」這句話，我把這段代碼放到dev c＋＋上進行試驗：

說明：我這個版本的編譯器支持標準c語言，所以沒導致程序崩潰，能夠正常運行

4、const的本質

c語言中的const使得變量具有隻讀屬性

現代c編譯器中的const將具有全局生命周期的變量存儲於只讀存儲區，不是放在全局數據區

註：const不能定義真正意義上的常量；同時這裡注意static關鍵字修飾的變量，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；
｝

輸出結果：

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

註解：這裡會有段錯誤，錯誤出現在const＋static修飾的j變量對其進行修改，還有const修飾的全局數組。

5、const修飾函數參數和返回值

const修飾函數參數表示在函數體內不希望改變參數的值

const修飾函數返回值表示返回值不可改變，多用於返回指針的情形

在c語言中的字符串字面量存儲於只讀存儲區中，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］＝＇＿＇；
    ＾

註解：上面這樣寫，肯定有問題。

代碼進化：

＃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；
｝

輸出結果：

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

二、volatile的用法

老實說，這個關鍵字在面試題目裡面經常會出現，但是平時學習的時候，如果你沒有真正理解這其中的含義，在筆試的時候，腦袋裡面可能依稀是記得有那麼幾個結論，但是有時候吧，一緊張就把結論給忘了，也不是不可能，所以說，咋們還是老實一點，得真正把它原理搞明白才行，這樣上來戰場就不怕了，以後寫代碼也就少一點bug。

1、volatile的常用結論（volatile英文本意就是易變的意思）

這裡我先給結論，然後再給一個例子，把這個例子的講明白，所有結論就都明白了。

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習，都會發現講解編譯器優化的，然後加了volatile關鍵來修飾變量，就告訴編譯器不要去優化這個變量了，那麼這裡的優化到底是什麼意思呢？

從字面上來理解優化兩個字，意思就是最優值（變量的值不會改變），這裡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，編譯器就會優化它（也就是a的值一直不變），所以while就一直死循環；然後我如果加了volatile來修飾的話，編譯器就不會去優化變量a，不優化的意思就是說，變量a的值可能就會改變，while就不會一直死循環。

當然這裡為了好理解，我說的不是很專業，沒有從寄存器和內存的角度去說。（我也不想那麼去講解，簡單理解了就行）

總之一句話：上面的結論中，volatile修飾的都是變量，變量就可能改變，不會被編譯器優化；只是說我們上面的結論應用場景不同而已。

三、總結

const使得變量具有隻讀屬性

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於只讀存儲區

volatile強制編譯器減少優化，必須每次從內存中取值

好了，今天的分享就到這裡，如果文章中有錯誤或者不理解的地方，可以交流互動，一起進步。我是txp，下期見！