C語言 —— const和volatile同時修飾某對象的意義

const和volatile同時修飾某對象的意義：

    volatile const int i;

（1）本程序段中不能對 i 作修改，任何修改都是非法的，或者至少是粗心，編譯器應該報錯，防止這種粗心；
（2）另外一個程序段則徹底有可能修改，所以編譯器最好不要作太激進的優化。

「const」的含義：「請作爲常量使用」，而並不是「放心吧，那確定是個常量」。
「volatile」的含義：「請不要作沒譜的優化，這個值可能變掉的」，而並不是「你能夠修改這個值」。
所以，它們原本就不是矛盾的。

下面分別來看下這兩個類型修飾符

const：

eg.1:

const意味着「只讀」，只讀表示編譯器不容許代碼修改變量，或者說這個變量在此處不能被修改，但並不表示這個變量在其它地方不可以被修改（不能被修改豈不就成了常量？）

#include <stdio.h>
int main(void) {
    int i = 5;
    const int* p = &i;
    *p = 6;    // 不能夠
    i = 7;    // 徹底能夠，並且那個「const」的「*p」也跟着變成了7。
    printf("%d\n", *p);
    return 0;
}
 

eg.2:

void funcA(const char* str) {
    ...
}
在上面的程序中，str所指向的內存區域就是隻讀的，但這個只讀性只在函數funcA內部，
出了funcA，這塊內存徹底有多是可以被修改的。
void funcB(void) {
    char name[] = "Jim King";
    funcA(name);
}

以上兩例足夠說明，用const修飾表達了咱們本身的代碼不會改變所修飾的對象的值，可是別的代碼有可能改變此對象的值。

 

volatile：

volatile表示禁止優化。由於編譯器會認爲若是代碼沒有改變變量，那麼這個變量就不會改變，所以編譯器會用寄存器把該變量緩存起來，每次須要讀取變量值的時候，就從緩存中讀取。若是使用volatile，就應該直接從初始的內存區去讀數據。固然，每一次修改變量的值時，也是將新值寫入到內存中，而不是隻寫到緩存中。這在大多數時候是正確的，可是在多線程或者中斷的場合就不正確了。

eg.1:

中斷程序。在下面的程序中，咱們將intr_func註冊爲中斷函數，某個中斷髮生時觸發這一函數：

unsigned char flag = 1;

int main(int argc, char **argv) {
    reg_intr(XXX, intr_func);
    while(flag) {
        printf("hello\n");
    }
    return 0;
}

void intr_func(void) {
    flag = 0;
}

當不加volatile時，編譯器會直接將while條件中的flag換成1（即編譯器作了優化），所以即便中斷髮生也沒法結束循環；若是給flag加上volatile標識，編譯器就不會作前述的優化，程序就依照設計的意圖工做了。

const、volatile綜合舉例

eg.1：

嵌入式系統中比較常見的例子。不少嵌入式系統容許咱們訪問外部寄存器，該寄存器的地址假設是0x0018，並假設該寄存器的最低位表示設備狀態，1爲忙碌，0爲空閒。

#define GET_REG_VALUE(reg)    (*reg)       //get register value 
const unsigned char* STATUS_REG   = 0x0018;    // status register
const unsigned char  STATUS_BUSY = 0x01;        //busy bit 
while (GET_REG_VALUE(STATUS_REG) & STATUS_BUSY);     // wait until free 
// do something to operate the device
...

這段代碼極可能會死循環。由於編譯器會將地址0x0018的對象的值緩存起來，而後每次while的時候都從緩存中讀取。雖然STATUS_REG的值是const unsigned char *，但這僅僅表示STATUS_REG寄存器是個只讀寄存器，咱們不可以在代碼中去寫這個寄存器，但並不表示這個寄存器是不可以改變的。硬件完成了它的任務以後，就會把狀態設置成空閒，所以該寄存器的最後一位在咱們循環的時候極可能已經發生了變化。所以在這樣的地方，咱們要禁止編譯器自做聰明的優化，方法以下：

const volatile unsigned char *STATUS_REG   = 0x0018;    /* status register */

總結此例：

從const角度看，說明了用const修飾表達了咱們本身的代碼不會改變所修飾的對象的值，可是硬件有可能改變此對象的值。

從volatile角度看，因爲以前變量const修飾了變量，致使了此變量「只讀」。然而循環過程當中該變量又存在連續不變的狀況，編譯器就多管閒事的作了優化，致使後來寄存器發生變化也仍是死不要臉的進入循環，因此就加入volatile來告誡編譯器不要亂優化。

經過以上舉例，咱們概括總結如下const和volatile類型修飾符：

1.咱們須要明白「volatile」的含義並不是是「non-const」，因此他們才能夠放在一塊兒。

2.在C/C++語言中，const沒有反義詞，若是一個變量沒有const修飾，那它自己就是const的反義詞，而並不是加上volatile纔是const的反義詞。

3.volatile標識一個變量意味着這個變量可能被非本程序的其餘過程改變。若是一個變量不會被本程序改變，一般可能給它加上const，但若是該變量可能被其餘程序改變而本程序又在檢測這個變量的值，就須要給它加上volatile，因而變量就同時有volatile和const了。二者同時修飾一個對象的典型狀況，是用於驅動中訪問外部設備的只讀寄存器。

4.對於非指針非引用的變量，const volatile同時修飾的意義確實不大（我的以爲）。

 

如今就很好解答《C語言深度解剖》中的問題了，題述：

const volatile int i=10；這行代碼有沒有問題？若是沒有，那 i 究竟是什麼屬性？

回答一：沒有問題，例如只讀的狀態寄存器。它是volatile，由於它可能被意想不到地改變；它是const，由於程序不該該試圖去修改它。volatile和const並不矛盾，只是控制的範圍不同，一個在程序自己以外，另外一個是程序自己。

回答二：沒問題，const和volatile這兩個類型限定符不矛盾。const表示（運行時）常量語義：被const修飾的對象在所在的做用域沒法進行修改操做，編譯器對於試圖直接修改const對象的表達式會產生編譯錯誤。volatile表示「易變的」，即在運行期對象可能在當前程序上下文的控制流之外被修改（例如多線程中被其它線程修改；對象所在的存儲器可能被多個硬件設備隨機修改等狀況）：被volatile修飾的對象，編譯器不會對這個對象的操做進行優化。一個對象能夠同時被const和volatile修飾，代表這個對象體現常量語義，但同時可能被當前對象所在程序上下文意外的狀況修改。