理解编译器级别的类型限定符，const与volatile的实质原理。

深入理解C——const与volatile

1 const

1.1 概要

const 即 constant 的简记形式，作为C语言的关键字，实现的是类型限定符的作用。

类型限定符可以与任何类型说明符一起使用。可以对const对象进行初始化，但在初始化之后不能进行赋值。……const用于声明可以存放在只读存储器中的对象，并可能提高优化的可能性。……除了诊断显式尝试修改const对象的情况外，编译器可能会忽略这些限定符。

（Kernighan&Ritchie 《The C Programming Language(2nd Edition)》）

const用于实现常量变量，通过编译器检查诊断的方式，避免对const变量的二次赋值。

1.2 使用

/* 定义const变量a */
int const a=10;		// 写法1
const int a=10;		// 写法2

/* 指针p指向空间为const，即*p或a为const */
int const *p=&a;	// 写法1
const int *p=&a;	// 写法2

/* 指针变量p为const变量，即指针本身不能被修改 */
int *const p=&a;

/* 指针变量p为const变量，所指变量a也为const变量 */
int const* const p=&a;

1.3 实质

const实现的不是真正意义上的常量！

const机制是编译器检查实现的，不是运行时保护，运行时无const约束。

const变量仅仅是编译时的“伪常量”。

具体说来：

int const a=10;
int *p = (int *)&a;

// a=100; 编译报错！直接赋值无法通过编译器检查，编译器会保护const变量被赋值修改。
*p = 100;	// 赋值成功！通过指针，在运行时对该地址存储的int变量进行赋值。

• 此例中，通过取const变量的地址并强制类型转换为(int *)非const的int型指针，此地址赋值给int指针变量p，通过指针p，即绕过了编译器的const常量约束检查，成功地在运行时实现对const的修改。
• 真正的只读常量，编译后存储在目标文件的.ro.data区。

1.4 目标文件的存储安排

之所以称const变量为“伪常量”，不仅是因为其根据的是编译器的编译时诊断检查来实现常量效果，而且const变量的存储区域和普通变量别无二致。全局变量存储在.data段或记录在.bss段，局部变量则在程序的临时栈中管理。

编译过后生成的目标文件中，包含以下几个与变量相关的存储段：

• .text
  • 代码段
  • 存储代码以及立即数等数据，只读常量。
• .ro.data
  • 只读（readonly）段 - 数据区
  • 真正的常量，如：字符串常量，存储在目标文件的.ro.data 区，此区域是真正的只读常量。
• .data
  • 数据段
  • 存储已初始化为且值为非0的全局变量。
• .bss
  • BSS段（Block Started by Symbol）
  • 记录未初始化的全局变量。此段的变量将被默认初始化为0。此部分仅仅是占位符，数据不占用实际的磁盘空间。

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2 volatile

volatile声明易变常量，即告知编译器该变量可能被代码以外的因素改变，如：中断服务例程（ISR），多线程中的异线程修改，或硬件修改等。

volatile用于强制某个实现屏蔽可能的优化。例如，对于具有内存映像输入/输出的机器，指向设备寄存器的指针可以声明为指向volatile的指针，目的是防止编译器通过指针删除明显多于的引用。

（Kernighan&Ritchie 《The C Programming Language(2nd Edition)》）

• 编译器遇到volatile变量，将不会对其做编译优化，以避免出现问题。