关于CONST的用法
const在C语言中算是一个比较新的描述符,我们称之为常量修饰符,意即其所修饰
的对象为常量(immutable)。
我们来分情况看语法上它该如何被使用。
1、函数体内修饰局部变量。
例:
void func(){
const int a=0;
}
首先,我们先把const这个单词忽略不看,那么a是一个int类型的局部自动变量,
我们给它赋予初始值0。
然后再看const.
const作为一个类型限定词,和int有相同的地位。
const int a;
int const a;
是等价的。于是此处我们一定要清晰的明白,const修饰的对象是谁,是a,和int没
有关系。const 要求他所修饰的对象为常量,不可被改变,不可被赋值,不可作为
左值(l-value)。
这样的写法也是错误的。
const int a;
a=0;
这是一个很常见的使用方式:
const double pi=3.14;
在程序的后面如果企图对pi再次赋值或者修改就会出错。
然后看一个稍微复杂的例子。
const int* p;
还是先去掉const 修饰符号。
注意,下面两个是等价的。
int* p;
int *p;
其实我们想要说的是,*p是int类型。那么显然,p就是指向int的指针。
同理
const int* p;
其实等价于
const int (*p);
int const (*p);
即,*p是常量。也就是说,p指向的数据是常量。
于是
p+=8; //合法
*p=3; //非法,p指向的数据是常量。
那么如何声明一个自身是常量指针呢?方法是让const尽可能的靠近p;
int* const p;
const右面只有p,显然,它修饰的是p,说明p不可被更改。然后把const去掉,可以
看出p是一个指向 int形式变量的指针。
于是
p+=8; //非法
*p=3; //合法
再看一个更复杂的例子,它是上面二者的综合
const int* const p;
说明p自己是常量,且p指向的变量也是常量。
于是
p+=8; //非法
*p=3; //非法
const 还有一个作用就是用于修饰常量静态字符串。
例如:
const char* name="David";
如果没有const,我们可能会在后面有意无意的写name[4]='x'这样的语句,这样会
导致对只读内存区域的赋值,然后程序会立刻异常终止。有了 const,这个错误就
能在程序被编译的时候就立即检查出来,这就是const的好处。让逻辑错误在编译
期被发现。
const 还可以用来修饰数组
const char s[]="David";
与上面有类似的作用。
2、在函数声明时修饰参数
来看实际中的一个例子。
NAME
memmove -- copy byte string
LIBRARY
Standard C Library (libc, -lc)
SYNOPSIS
#i nclude
void *
memmove(void *dst, const void *src, size_t len);
这是标准库中的一个函数,用于按字节方式复制字符串(内存)。
它的第一个参数,是将字符串复制到哪里去(dest),是目的地,这段内存区域必须
是可写。
它的第二个参数,是要将什么样的字符串复制出去,我们对这段内存区域只做读
取,不写。
于是,我们站在这个函数自己的角度来看,src 这个指针,它所指向的内存内所存
储的数据在整个函数执行的过程中是不变。于是src所指向的内容是常量。于是就
需要用const修饰。
例如,我们这里这样使用它。
const char* s="hello";
char buf[100];
memmove(buf,s,6); //这里其实应该用strcpy或memcpy更好
如果我们反过来写,
memmove(s,buf,6);
那么编译器一定会报错。事实是我们经常会把各种函数的参数顺序写反。事实是编
译器在此时帮了我们大忙。如果编译器静悄悄的不报错,(在函数声明处去掉
const即可),那么这个程序在运行的时候一定会崩溃。
这里还要说明的一点是在函数参数声明中const一般用来声明指针而不是变量本身。
例如,上面的size_t len,在函数实现的时候可以完全不用更改len的值,那么是否
应该把len也声明为常量呢?可以,可以这么做。我们来分析这么做有什么优劣。
如果加了const,那么对于这个函数的实现者,可以防止他在实现这个函数的时候修
改不需要修改的值(len),这样很好。
但是对于这个函数的使用者,
1。这个修饰符号毫无意义,我们可以传递一个常量整数或者一个非常量整数过
去,反正对方获得的只是我们传递的一个copy。
2。暴露了实现。我不需要知道你在实现这个函数的时候是否修改过len的值。
所以,const一般只用来修饰指针。
再看一个复杂的例子
int execv(const char *path, char *const argv[]);
着重看后面这个,argv.它代表什么。
如果去掉const,我们可以看出
char * argv[];
argv是一个数组,它的每个元素都是char *类型的指针。
如果加上const.那么const修饰的是谁呢?他修饰的是一个数组,argv[],意思就是
说这个数组的元素是只读的。那么数组的元素的是什么类型呢?是char *类型的指
针.也就是说指针是常量,而它指向的数据不是。
于是
argv[1]=NULL; //非法
argv[0][0]='a'; //合法
3、全局变量。
我们的原则依然是,尽可能少的使用全局变量。
我们的第二条规则 则是,尽可能多的使用const。
如果一个全局变量只在本文件中使用,那么用法和前面所说的函数局部变量没有什
么区别。
如果它要在多个文件间共享,那么就牵扯到一个存储类型的问题。
有两种方式。
1.使用extern
例如
/* file1.h */
extern const double pi;
/* file1.c */
const double pi=3.14;
然后其他需要使用pi这个变量的,包含file1.h
#i nclude "file1.h"
或者,自己把那句声明复制一遍就好。
这样做的结果是,整个程序链接完后,所有需要使用pi这个变量的共享一个存储区域。
2.使用static,静态外部存储类
/* constant.h */
static const pi=3.14;
需要使用这个变量的*.c文件中,必须包含这个头文件。
前面的static一定不能少。否则链接的时候会报告说该变量被多次定义。
这样做的结果是,每个包含了constant.h的*.c文件,都有一份该变量自己的copy,
该变量实际上还是被定义了多次,占用了多个存储空间,不过在加了static关键字
后,解决了文件间重定义的冲突。
坏处是浪费了存储空间,导致链接完后的可执行文件变大。但是通常,这个,小小
几字节的变化,不是问题。
好处是,你不用关心这个变量是在哪个文件中被初始化的。
最后,说说const的作用。
const 的好处,是引入了常量的概念,让我们不要去修改不该修改的内存。直接的
作用就是让更多的逻辑错误在编译期被发现。所以我们要尽可能的多使用const。
但是很多人并不习惯使用它,更有甚者,是在整个程序 编写/调试 完后才补
const。如果是给函数的声明补const,尚好。如果是给 全局/局部变量补const,那
么……那么,为时已晚,无非是让代码看起来更漂亮了。
c语言中的结构(struct)和联合(union)简介 |
联 合(union)
1. 联合说明和联合变量定义
联合也是一种新的数据类型, 它是一种特殊形式的变量。
联合说明和联合变量定义与结构十分相似。其形式为:
union 联合名{
数据类型成员名;
数据类型成员名;
...
} 联合变量名;
联合表示几个变量公用一个内存位置, 在不同的时间保存不同的数据类型 和不同长度的变量。
下例表示说明一个联合a_bc:
union a_bc{
int i;
char mm;
};
再用已说明的联合可定义联合变量。
例如用上面说明的联合定义一个名为lgc的联合变量, 可写成:
union a_bc lgc;
在联合变量lgc中, 整型量i和字符mm公用同一内存位置。
当一个联合被说明时, 编译程序自动地产生一个变量, 其长度为联合中最大的变量长度。
联合访问其成员的方法与结构相同。同样联合变量也可以定义成数组或指针,但定义为指针时, 也要用"->;"符号, 此时联合访问成员可表示成:
联合名->;成员名
另外, 联合既可以出现在结构内, 它的成员也可以是结构。
例如:
struct{
int age;
char *addr;
union{
int i;
char *ch;
}x;
}y[10];
若要访问结构变量y[1]中联合x的成员i, 可以写成:
y[1].x.i;
若要访问结构变量y[2]中联合x的字符串指针ch的第一个字符可写成:
*y[2].x.ch;
若写成"y[2].x.*ch;"是错误的。
2. 结构和联合的区别
结构和联合有下列区别:
1. 结构和联合都是由多个不同的数据类型成员组成, 但在任何同一时刻, 联合转只存放了一个被选中的成员, 而结构的所有成员都存在。
2. 对于联合的不同成员赋值, 将会对其它成员重写, 原来成员的值就不存在了, 而对于结构的不同成员赋值是互不影响的。
下面举一个例了来加对深联合的理解。
例4:
main()
{
union{ /*定义一个联合*/
int i;
struct{ /*在联合中定义一个结构*/
char first;
char second;
}half;
}number;
number.i=0x4241; /*联合成员赋值*/
printf("%c%c\n", number.half.first, mumber.half.second);
number.half.first='a'; /*联合中结构成员赋值*/
number.half.second='b';
printf("%x\n", number.i);
getch();
}
输出结果为:
AB
6261
从上例结果可以看出: 当给i赋值后, 其低八位也就是first和second的值;当给first和second赋字符后, 这两个字符的ASCII码也将作为i 的低八位和高八位。
关于c中volatile关键字
一个定义为volatile的变量是说这变量可能会被意想不到地改变,这样,编译器就不会去假设这个变量的值了。精确地说就是,优化器在用到这个变量时必须每次都小心地重新读取这个变量的值,而不是使用保存在寄存器里的备份。下面是volatile变量的几个例子:
1). 并行设备的硬件寄存器(如:状态寄存器)
2). 一个中断服务子程序中会访问到的非自动变量(Non-automatic variables)
3). 多线程应用中被几个任务共享的变量
回答不出这个问题的人是不会被雇佣的。我认为这是区分C程序员和嵌入式系统程序员的最基本的问题。嵌入式系统程序员经常同硬件、中断、RTOS等等打交道,所用这些都要求volatile变量。不懂得volatile内容将会带来灾难。
假设被面试者正确地回答了这是问题(嗯,怀疑这否会是这样),我将稍微深究一下,看一下这家伙是不是直正懂得volatile完全的重要性。
1). 一个参数既可以是const还可以是volatile吗?解释为什么。
2). 一个指针可以是volatile 吗?解释为什么。
3). 下面的函数有什么错误:
int square(volatile int *ptr)
{
return *ptr * *ptr;
}
下面是答案:
1). 是的。一个例子是只读的状态寄存器。它是volatile因为它可能被意想不到地改变。它是const因为程序不应该试图去修改它。
2). 是的。尽管这并不很常见。一个例子是当一个中服务子程序修该一个指向一个buffer的指针时。
3). 这段代码的有个恶作剧。这段代码的目的是用来返指针*ptr指向值的平方,但是,由于*ptr指向一个volatile型参数,编译器将产生类似下面的代码:
int square(volatile int *ptr)
{
int a,b;
a = *ptr;
b = *ptr;
return a * b;
}
由于*ptr的值可能被意想不到地该变,因此a和b可能是不同的。结果,这段代码可能返不是你所期望的平方值!正确的代码如下:
long square(volatile int *ptr)
{
int a;
a = *ptr;
return a * a;
}
Volatile 关键字告诉编译器不要持有变量的临时性拷贝。一般用在多线程程序中,以避免在其中一个线程操作该变量时,将其拷贝入寄存器。请看以下情形:
A线程将变量复制入寄存器,然后进入循环,反复检测寄存器的值是否满足一定条件(它期待B线程改变变量的值。
在此种情况下,当B线程改变了变量的值时,已改变的值对其在寄存器的值没有影响。所以A线程进入死循环。
volatile 就是在此种情况下使用。
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。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。
volatile的本意是“易变的”
由于访问寄存器的速度要快过RAM,所以编译器一般都会作减少存取外部RAM的优化。比如:
static int i=0;
int main(void)
{
...
while (1)
{
if (i) do_something();
}
}
/* Interrupt service routine. */
void ISR_2(void)
{
i=1;
}
程序的本意是希望ISR_2中断产生时,在main当中调用do_something函数,但是,由于编译器判断在main函数里面没有修改过i,因此可能只执行一次对从i到某寄存器的读操作,然后每次if判断都只使用这个寄存器里面的“i副本”,导致do_something永远也不会被调用。如果将将变量加上volatile修饰,则编译器保证对此变量的读写操作都不会被优化(肯定执行)。此例中i也应该如此说明。
一般说来,volatile用在如下的几个地方:
1、中断服务程序中修改的供其它程序检测的变量需要加volatile;
2、多任务环境下各任务间共享的标志应该加volatile;
3、存储器映射的硬件寄存器通常也要加volatile说明,因为每次对它的读写都可能由不同意义;
另外,以上这几种情况经常还要同时考虑数据的完整性(相互关联的几个标志读了一半被打断了重写),在1中可以通过关中断来实现,2中可以禁止任务调度,3中则只能依靠硬件的良好设计了。
volatile 的含义
volatile总是与优化有关,编译器有一种技术叫做数据流分析,分析程序中的变量在哪里赋值、在哪里使用、在哪里失效,分析结果可以用于常量合并,常量传播等优化,进一步可以死代码消除。但有时这些优化不是程序所需要的,这时可以用volatile关键字禁止做这些优化,volatile的字面含义是易变的,它有下面的作用:
1 不会在两个操作之间把volatile变量缓存在寄存器中。在多任务、中断、甚至setjmp环境下,变量可能被其他的程序改变,编译器自己无法知道,volatile就是告诉编译器这种情况。
2 不做常量合并、常量传播等优化,所以像下面的代码:
volatile int i = 1;
if (i > 0) ...
if的条件不会当作无条件真。
3 对volatile变量的读写不会被优化掉。如果你对一个变量赋值但后面没用到,编译器常常可以省略那个赋值操作,然而对Memory Mapped IO的处理是不能这样优化的。
前面有人说volatile可以保证对内存操作的原子性,这种说法不大准确,其一,x86需要LOCK前缀才能在SMP下保证原子性,其二,RISC根本不能对内存直接运算,要保证原子性得用别的方法,如atomic_inc。
对于jiffies,它已经声明为volatile变量,我认为直接用jiffies++就可以了,没必要用那种复杂的形式,因为那样也不能保证原子性。
你可能不知道在Pentium及后续CPU中,下面两组指令
inc jiffies
;;
mov jiffies, %eax
inc %eax
mov %eax, jiffies
作用相同,但一条指令反而不如三条指令快。
文章出处:DIY部落()