1-5 C语言 - 类型修饰符关键字const和volatile的概念及使用（超详细）

本节重点讲述类型修饰符关键字const和volatile的概念及使用，如果想详细了解关键字的同学点击下方链接进行跳转

1-1 C语言 - 关键字及其使用(数据类型)-CSDN博客

1-2 C语言 - 控制语句关键字-CSDN博客

1-3 C语言 - 控制语句的使用注意事项（这些绝对是您经常出错的地方）-CSDN博客

1-4 C语言 - 存储类别关键字及其使用（超详细）-CSDN博客

const 关键字

const 的使用场景

示例 1：声明常量

示例 2：指针修饰

示例 3：函数参数

volatile 关键字

volatile 的使用场景

示例 1：硬件寄存器

示例 2：多线程编程

示例 3：信号处理

注意事项及易错点

const 使用

volatile 使用

`const` 关键字

const 关键字用于声明常量，其作用是防止变量的值被修改。这有助于提高代码的安全性和可读性，同时也允许编译器进行更多的优化。

`const` 的使用场景

常量数据：声明不变的常量数据。
指针修饰：用于修饰指针，表示指针所指向的数据或指针本身是常量。
函数参数：在函数参数中使用 const，表示函数不会修改传入的参数。

示例 1：声明常量

const int MAX_SIZE = 100;

MAX_SIZE 被声明为常量，值为 100，之后的代码中不能修改 MAX_SIZE 的值。

示例 2：指针修饰

const int* ptr; // ptr 是指向 const int 的指针，不能通过 ptr 修改 int 的值
int* const ptr2; // ptr2 是 const 指针，不能修改 ptr2 本身，但可以修改其指向的值
const int* const ptr3; // ptr3 是指向 const int 的 const 指针，不能修改 ptr3 或其指向的值

示例 3：函数参数

void printArray(const int* arr, int size) {for (int i = 0; i < size; ++i) {printf("%d ", arr[i]);}// arr[i] = 5; // 错误：不能修改 const int* 指针所指向的数据
}

函数 printArray 接收一个 const int* 参数，这表示 printArray 函数不会修改 arr 数组的内容。

`volatile` 关键字

volatile 关键字用于声明一个变量的值可能会被程序外部的因素（如硬件或其他线程）改变。这告诉编译器，每次访问该变量时都必须从内存中读取最新的值，而不是使用寄存器中的缓存值。

`volatile` 的使用场景

硬件寄存器：当变量对应硬件寄存器时，硬件可能在后台改变寄存器的值。
多线程编程：在多线程编程中，当一个变量在不同的线程之间共享并可能被任意线程修改时。
信号处理：在处理异步信号时，信号处理函数可能修改某些全局变量。

示例 1：硬件寄存器

volatile int* port = (volatile int*)0x4000; // 假设 0x4000 是硬件端口地址

port 是一个指向硬件寄存器的指针，volatile 确保每次访问 *port 都获取最新的值。

示例 2：多线程编程

volatile int flag = 0;void thread1() {flag = 1; // 修改 flag 的值
}void thread2() {while (flag == 0) {// 等待 flag 变为 1}// 继续执行
}

flag 被声明为 volatile，确保 thread2 能够正确读取到 thread1 修改后的值。

示例 3：信号处理

volatile sig_atomic_t signalFlag = 0;void signalHandler(int signal) {signalFlag = 1;
}int main() {signal(SIGINT, signalHandler);while (!signalFlag) {// 等待信号}printf("Signal received.\n");return 0;
}

signalFlag 被声明为 volatile，确保主程序在信号处理程序修改 signalFlag 后能立即读取到更新的值。

注意事项及易错点

const 和 volatile 关键字在 C/C++ 编程中的正确使用可以提高代码的安全性、可读性和性能，但在使用过程中也有一些需要注意的事项和易错点。

`const` 使用

常量初始化
- const 变量必须在声明时进行初始化，因为它们的值不能在之后被修改。
- ```
const int x; // 错误：未初始化
const int y = 10; // 正确：在声明时初始化
```

指针和 const

指针与 const 的组合可能会引起混淆，特别是理解指针本身是否是常量以及指针所指向的数据是否是常量。

const int* p1; // 指向 const int 的指针，不能通过 p1 修改 int 的值
int* const p2; // const 指针，不能修改 p2 本身，但可以修改其指向的值
const int* const p3; // 指向 const int 的 const 指针，不能修改 p3 或其指向的值

函数参数
- 使用 const 修饰函数参数时，确保理解其含义：传递 const 指针意味着函数不能修改指针所指向的数据，但可以修改指针本身。
- ```
void foo(const int* p); // p 是指向 const int 的指针，不能通过 p 修改 int 的值
```
返回值
- 如果函数返回指针，使用 const 可以防止调用者修改函数返回的数据。
- ```
const int* getArray();
```
volatile 使用
避免优化
- 使用 volatile 的目的是告诉编译器不要优化对变量的访问，以确保每次访问都是从内存中读取最新的值。
- ```
volatile int flag = 0;
```
硬件寄存器
- 在嵌入式编程中，通常会将硬件寄存器声明为 volatile，以确保每次访问寄存器时都能读取到最新的硬件状态。
- ```
volatile int* port = (volatile int*)0x4000;
```
多线程编程
- 在多线程编程中，使用 volatile 确保变量的修改在不同线程之间可见。但需要注意的是，volatile 并不能保证线程安全，通常需要与其他同步机制（如互斥锁、信号量等）结合使用。
- ```
volatile int flag = 0;
```
信号处理
- 在信号处理函数中使用 volatile 确保信号处理程序修改的全局变量能被主程序正确读取。
- ```
volatile sig_atomic_t signalFlag = 0;
```