09-const和volatile分析

注:博客中内容主要来自《狄泰软件学院》,博客仅当私人笔记使用。

测试环境:Ubuntu 10.10

GCC版本:4.4.5

一、const只读变量

1) const修饰的变量是只读的,本质还是变量

2) const修饰的全局变量在栈上分配空间

3) const修饰的全局变量在全局数据区分配空间

4) const只在编译期有用,在运行期无用(运行期间通过指针可以修改数据)

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

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二、const全局变量的分歧

1) 在现代C语言编译器中,修改const全局变量将导致程序崩溃(VS2013下测试会导致程序崩溃)。

注意:

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,而是存在可修改的全局数据区,其值依然可以改变。

这两个编译器会发生截然相反的事情!!!

编程试验
const的变量本质
9-1.c
#include <stdio.h>

const int g_cc = 2;

int main()
{
    const int cc = i;

    int* p = (int*)&cc;

    printf("cc = %d\n", cc);

    *p = 3;

    printf("cc = %d\n", cc);

    p = (int*)&g_cc;

    printf("g_cc = %d\n", g_cc);

    *p = 4;

    printf("g_cc = %d\n", g_cc);

    return 0;
}

操作:

1) gcc 9-1.c -o 9-1.out编译正确,打印结果:

cc = 1
cc = 3
g_cc = 2
Segmentation fault (core dumped)

分析:

        gcc编译下,通过指针修改const修饰的全局变量数据发生段错误。

注:

        编译器将const修饰的具有全局生命周期的变量存储于只读存储区。

三、const的本质

1)C语言中的const使得变量具有只读属性

2)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

            const不能定义真正意义上的常量。

实例分析
const的本质分析
9-2.c
#include <stdio.h>

const int g_array[5] = {0};

void modify(int* p, int v)    //指针可以传递地址,类似输出参数
{
    *p = v;
}

int main()
{
    int const i = 0;            //栈
    const static int j = 0;     //静态存储区
    int const array[5] = {0};   //栈
    
    modify((int*)&i, 1);           // ok
    modify((int*)&j, 2);           // error,静态存储区
    modify((int*)&array[0], 3);    // ok
    modify((int*)&g_array[0], 4);  // error,全局类型在编译完就分配好内存
    
    printf("i = %d\n", i);
    printf("j = %d\n", j);
    printf("array[0] = %d\n", array[0]);
    printf("g_array[0] = %d\n", g_array[0]);
    
    return 0;
}

操作:

1) gcc 9-2.c -o 9-2.out编译正确,运行错误:

Segmentation fault(core dumped)    修改静态存储区和只读存储区

四、const修饰函数参数和返回值

1)const修饰函数参数表示在函数体内不希望改变参数的值

2)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

            小贴士:

            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。

#include<stdio.h>

int main()
{
   const char* s = "Delphi Tang"; //字符串字面量
   return 0;
}
示例分析
const修饰函数参数与返回值
9-3.c
#include <stdio.h>

const char* f(const int i)    //如果去掉const
{
    i = 5;
    
    return "Delphi Tang";
}

int main()
{
    char* pc = f(0);
    
    printf("%s\n", pc);
    
    pc[6] = '_';        //程序运行这里发生段错误    
    
    printf("%s\n", pc);
    
    return 0;
}

操作:

1) gcc 9-3.c -o 9-3.out编译错误:

9-3.c: In function ‘f’:
9-3.c:5:2: error: assignment of read-only parameter ‘i’
  i = 5;
  ^
错误:赋值给只读参数'i'  
9-3.c: In function ‘main’:
9-3.c:12:13: warning: initialization discards ‘const’ qualifier from pointer target type [enabled by default]
  char* pc = f(0);
警告:指针类型被初始化时丢失了'const'。(f(0)返回值为const char*)

解决办法:注释掉i = 5

#include <stdio.h>

const char* f(const int i)    //如果去掉const
{
    //i = 5;
    
    return "Delphi Tang";
}

int main()
{
    char* pc = f(0);
    
    printf("%s\n", pc);
    
    pc[6] = '_';        //程序运行这里发生段错误    
    
    printf("%s\n", pc);
    
    return 0;
}

运行出现段错误:

Delphi Tang
Segmentation fault (core dumped)

分析:

        不能修改字符串字面量,否则出现段错误。

五、深藏不露的volatile

1)volatile可理解为“编译器警告指示字”

2)volatile告诉编译器必须每次去内存中取变量值

3)volatile主要修饰可能被多个线程访问的变量

4)volatile也可以修饰可能被未知因素更改的变量

obj多次被当做右值使用,编译器“聪明”的认为obj当右值使用。

六、有趣的问题

1)const volatile int i = 0;

    -    变量i具有什么样的特性?

    -    编译器如何处理这个变量? 

        i的类型为int,由于变量被volatile修饰,当程序中出现i的时候都会去内存中读取i的数值,但由于又被const修饰,所以i不能出现在赋值符号的左边。(使用时依然要访问内存,但是不能做左值

小结:

1)const使得变量具有只读属性

2)const不能定义真正意义上的常量

3)const将具有全局生命期的变量存储于只读存储区

4)volatile强制编译器减少优化,必须每次从内存中取值

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