static extern const volatile

题图:gratisography

static extern const volatile

C语言中的对于变量的定义方式有很多种,使用的地方也有所不同,这边就对几种类型进行一个总结,对于实际编程的使用或面试时都会有很大的帮助。

1. static:静态变量

a、当我们把一个全局变量声明为static时:只有它的作用范围变为本源文件,也就是属性由external变为internal,其它不变;

b、当我们把函数声明为static时:它的作用范围变为本源文件,也就是属性由external变为internal;

c、当我们把局部变量声明为static时:默认初始化值为0,并且只在第一次定义时初始化;内存存储区域不再是栈,而是在静态存储区;生命周期不再是所在函数,而是整个进程;其它不变。

2.extern:引用变量

引用变量一般也需要经常使用,因为在C语言里面,全局变量和函数都是默认extern的属性,当其他文件想使用另一个文件中的变量是,就需要使用extern进行申明。

3.const:只读变量

只读变量也称常量,由const声明的变量,必须在定义时进行初始化。如下:

const int num = 10; 

在定义处初始化,并且变量的值不允许再改变,既然变量的值都不允许改变,那么这个变量定义了有啥用?

首先在我们定义数组的时候,数组的大小就可以用const定义的常量来表示,这个就跟#define一样,但是它是类型安全的,#define是预处理命令,只是进行简单的字符替换,而编译器会对const定义的变量进行类型检查。

其次,当我们需要一个不再改变的变量时,就可以用const,比如说定义一个人的性别,自打你一出生就已经决定了你的性别,不出意外的话,这辈子都不会改变了,所以就把它定义为只读的。

当然有人也认为不定义为const也可以的嘛,只要自己不改变它就行,但是如果是那样的话,就需要人为来控制了,万一哪天忘了,把它改了怎么办?所以对于一些只读或者常量最好用const来定义。

当我们把const与指针变量放在一起的时候,问题就变得复杂了。比如我们定义如下:

const int *p1;
int const *p2;
int * const p3;
int const * const p4;
  • 指针变量p1:const在数据类型之前,修饰的是p1所指向的对象,所以p1所指向的对象的值为常量只读,不能改变,但是p1本身可以改变;

  • 指针变量p2:const在*之前,这种情况与p1相同;

  • 指针变量p3:const在*之后,修饰的是变量p3,所以变量p3本身为常量只读,而p3所指向的对象可以改变;

  • 指针变量p4:有两个const分别修饰变量p4和p4所指向的对象,所以p4本身和p4所指向的对象都为常量只读,都不可以改变。

其实这些也很容易记住,只要看const是在*前面还是*后面,在*前修饰的就是指针所指向的对象,在*后修饰的就是指针本身。

下面来举个简单的例子说明:

int main(){
    int num1 = 0;
    int num2 = 1;
    int num3 = 2;
    int num4 = 3;
    const int *p1;
    int const *p2;
    //int * const p3; //error(1)
    int * const p3 = &num3;
    //int const * const p4; //error(2)
    int const * const p4 = &num4;
    p1 = &num1;
    //*p1 = 100;//error(3)
    num1 = 100;//此时*p1 = 1;
    //p3 = p4;//error(4)
    *p3 = 100;
    //p4 = p3;//error(5) 
  
    return 0;
}   

在上面代码中,error(1)和error(2)很容易理解,因为const在*之后,所以指针p3,p4本身为只读,在定义时必须初始化。

error(3)是因为对于p1指针,const在*之前,所以p1所指向的对象不能改变。

error(4)和error(5)是因为对于p3,p4,有const在*之后,所以指针本身只读,在初始化之后,就无法再改变了。

4.volatile:易变变量

volatile提醒编译器它后面所定义的变量随时都有可能改变,因此编译后的程序每次需要存储或读取这个变量的时候,都会直接从变量地址中读取数据。

如果没有volatile关键字,则编译器可能优化读取和存储,可能暂时使用寄存器中的值,如果这个变量由别的程序更新了的话,将出现不一致的现象。一般用在以下几个地方:

a、并行设备的硬件寄存器(如:状态寄存器)

b、一个中断服务子程序中会访问到的非自动变量(Non-automatic variables)

c、多线程应用中被几个任务共享的变量

下面举例说明。在DSP开发中,经常需要等待某个事件的触发,所以经常会写出这样的程序:

short flag;
void test()
{
do1();
while(flag==0);
do2();
}

这段程序等待内存变量flag的值变为1(怀疑此处是0,有点疑问,)之后才运行do2()。变量flag的值由别的程序更改,这个程序可能是某个硬件中断服务程序。

例如:如果某个按钮按下的话,就会对DSP产生中断,在按键中断程序中修改flag为1,这样上面的程序就能够得以继续运行。但是,编译器并不知道flag的值会被别的程序修改,因此在它进行优化的时候,可能会把flag的值先读入某个寄存器,然后等待那个寄存器变为1。

如果不幸进行了这样的优化,那么while循环就变成了死循环,因为寄存器的内容不可能被中断服务程序修改。为了让程序每次都读取真正flag变量的值,就需要定义为如下形式:
volatile short flag;

需要注意的是,没有volatile也可能能正常运行,但是可能修改了编译器的优化级别之后就又不能正常运行了。因此经常会出现debug版本正常,但是release版本却不能正常的问题。所以为了安全起见,只要是等待别的程序修改某个变量的话,就加上volatile关键字。

5.指针变量

在介绍const时,举出了很多有关指针常量的定义,这边在举一些有关指针变量的定义。

a) int a;表示一个内存空间,这个空间用来存放一个整数(int);

b) int* a;表示一个内存空间,这个空间用来存放一个指针,这个指针指向一个存放整数的空间,即a)中提到的空间;

c) int** a;表示一个内存空间,这个空间用来存放一个指针,这个指针指向一个存放指针的空间,并且指向的这个空间中的指针,指向一个整数。也简单的说,指向了一个b)中提到的空间;

d) int (*a)[10];表示一个内存空间,这个空间用来存放一个指针,这个指针指向一个长度为10、类型为int的数组;和int**a的区别在于,++、+=1之后的结果不一样,其他用法基本相同。以上四种类型见上图表示。

e) int (*a)(int);表示一个内存空间,这个空间用来存放一个指针,这个指针指向一个函数,这个函数有一个类型为int的参数,并且函数的返回类型也是int。

static extern const volatile的分析就到这边,有感悟时会持续会更新。

注:以上内容都是本人在学习过程积累的一些心得,难免会有参考到其他文章的一些知识,如有侵权,请及时通知我,我将及时删除或标注内容出处,如有错误之处也请指出,进行探讨学习。文章只是起一个引导作用,详细的数据解析内容还请查看C语言相关教程,感谢您的查阅。

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