C语言的5种存储类以及关键字volatile、restrict

《C Primer Plus》读到12章，我的C语言复习进展的挺不错。这一章介绍存储类、连接和内存管理，可以说是重中之重。
C的5种存储类：
自动——在一个代码块内（或在一个函数头部作为参量）声明的变量，无论有没有存储类修饰符auto，都属于自动存储类。该类具有自动存储时期、代码块的作用域和空链接(no linkage),如未初始化，它的值是不确定的（java要求局部变量必须初始化）

寄存器—— 在一个代码块内（或在一个函数头部作为参量）使用修饰符register声明的变量属于寄存器存储类。该类与自动存储类相似，具有自动存储时期、代码块作 用域和空连接，声明为register仅仅是一个请求，而非命令，因此变量仍然可能是普通的自动变量，但是仍然无法获取地址。。如果没有被初始化，它的值 也是未定的。

静态、空链接——在一个代码块内使用存储类修饰符static声明的局部变量属于静态空连接存储类。该类具有静态存储时期、代码块作用域和空链接，仅在编译时初始化一次。如未明确初始化，它的字节将被设定为0.

静态、外部链接——在所有函数外部定义、未使用static修饰的变量属于静态、外部链接存储类。改类具有静态存储时期、文件作用域和外部链接，仅在编译时初始化一次。如未明确初始化，它的字节也被设定为0.

静态、内部链接——与静态、外部链接存储类不同的是，它使用static声明，也定义在所有函数外部，但是具有内部链接（仅能被与它在同一个文件的函数使用），仅在编译时初始化一次。如未明确初始化，它的字节也被设定为0.

两个关键字：volatile和restrict，两者都是为了方便编译器的优化。

volatile告诉编译器该被变量除了可被程序修改意外还可能被其他代理修改，因此，当要求使用volatile 声明的变量的值的时候，系统总是重新从它所在的内存读取数据，而不是使用寄存器中的缓存。比如
val1=x;
val2=x;
如 果没有声明volatile，系统在给val2赋值的时候可能直接从寄存器读取x（假定聪明的编译器优化了），而不是从内存的初始位置，那么在两次赋值之 间，x完全有可能被被某些编译器未知的因素更改（比如：操作系统、硬件或者其它线程等）。如果声明为volatile，编译器将不使用缓存，而是每次都从 内存重新读取x。

而restrict是c99引入的，它只可以用于限定指针，并表明指针是访问一个数据对象的唯一且初始的方式（restrict表示只能通过它限定的指针访问该指针所指向的对象。），考虑下面的例子：
int ar[10];
int * restrict restar=(int *)malloc(10*sizeof(int));
int *par=ar;

这里说明restar是访问由malloc()分配的内存的唯一且初始的方式。par就不是了。
那么：
for(n=0;n<10;n++)
{
   par[n]+=5;
   restar[n]+=5;
   ar[n]*=2;
   par[n]+=3;
   restar[n]+=3;
}
因为restar是访问分配的内存的唯一且初始的方式，那么编译器可以将上述对restar的操作进行优化：
   restar[n]+=8;

而par并不是访问数组ar的唯一方式，因此并不能进行下面的优化：
   par[n]+=8;
因为在par[n]+=3前，ar[n]*=2进行了改变。使用了关键字restric，编译器就可以放心地进行优化了。这个关键字据说来源于古老的FORTRAN。有兴趣的看看。

 

 

restrict是C99版新增加的关键字！

如下：

C99   中新增加了   restrict   修饰的指针：   由   restrict   修饰的指针是最初唯一对指针所指向的对象进行存取的方法，仅当第二个指针基于第一个时，才能对对象进行存取。对对象的存取都限定于基于由   restrict   修饰的指针表达式中。

由   restrict   修饰的指针主要用于函数形参，或指向由   malloc()   分配的内存空间。restrict   数据类型不改变程序的语义。   编译器能通过作出   restrict   修饰的指针是存取对象的唯一方法的假设，更好地优化某些类型的例程。

[典型例子]   memcpy()   在   C99   中，restrict   可明确用于   memcpy()   的原型，而在  C89 中必须进行解释。   void   *memcpy(void   *restrict   str1,   const   void   *restrict   str2,   size_t   size);   /*   通过使用   restrict   修饰   str1   和   str2   来保证它们指向不重叠的对象   */