c/c++常用的几个关键字总结

一、volatile

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。

 

二、const

const只是一个修饰符，不管怎么样a仍然是一个int型的变量

const int a;

int const a;

const int *a;

int * const a;

int const * a const;

本质：const在谁后面谁就不可修改，const在最前面则将其后移一位即可，二者等效

前两个的作用是一样，a是一个常整型数。

第三个意味着a是一个指向常整型数的指针（也就是，指向的整型数是不可修改的，但指针可以，此最常见于函数的参数，当你只引用传进来指针所指向的值时应该加上const修饰符，程序中修改编译就不通过，可以减少程序的bug）。 

第四个意思a是一个指向整型数的常指针（也就是说，指针指向的整型数是可以修改的，但指针是不可修改的）。最后一个意味着a是一个指向常整型数的常指针（也就是说，指针指向的整型数是不可修改的，同时指针也是不可修改的）。

 

const关键字至少有下列n个作用：

（1）欲阻止一个变量被改变，可以使用const关键字。在定义该const变量时，通常需要对它进行初始化，因为以后就没有机会再去改变它了；
（2）对指针来说，可以指定指针本身为const，也可以指定指针所指的数据为const，或二者同时指定为const；
（3）在一个函数声明中，const可以修饰形参，表明它是一个输入参数，在函数内部不能改变其值；
（4）对于类的成员函数，若指定其为const类型，则表明其是一个常函数，不能修改类的成员变量；
（5）对于类的成员函数，有时候必须指定其返回值为const类型，以使得其返回值不为“左值”。例如：
const classA operator*(const classA& a1,const classA& a2); 
operator*的返回结果必须是一个const对象。如果不是，这样的变态代码也不会编译出错：
classA a, b, c;
(a * b) = c; // 对a*b的结果赋值 
　　操作(a * b) = c显然不符合编程者的初衷，也没有任何意义。

 

三、restrict

我们希望某个对象（内存空间）不被修改的通常做法是什么？声明该空间的const类型，但是这样真的可以吗？是不是的，由于const空间对象的指针是可以付给一个非const值指针的。所以这仍然无法不让该空间被修改。

const int a=10;

int * b=&a;

虽然，编译器会报警告“ 警告：初始化丢弃了指针目标类型的限定”，这个意思是，b失去了对目标对象的const的限定。但是通过，并且，可以通过指针b更改它们共同指向的空间。

 

const int a=10;

int b=(int)&a;

int * c=(int *)b;

这 种写法和上面的效果一样，却连警告都不报，这就可以看到C语言类型转换的功能有多大，并且有多危险。当我们将a的地址转换成int类型的时候，编译器不会 认为这是一个严重的事情（因为int类型并不能访问内存空间），之后再从int类型转换到int *类型，这个时候，编译器也很难确定这是否会出现不安全的地方。所以，这样一做，就骗过了C编译器。而前面的方法中，编译器明显看到两个指针之间的赋值初 始化，是有不安全的地方的（丢掉了const的对象设定），所以发出警告。

 

不 过，一句话，const是无法保证某个对象不被更改的。所以C99提出了一个restrict关键字。它是修饰指针的，表达出的意思是，对该指针指向的空 间的访问，只能从这个指针进入。这样，如果该关键字在加上restrict，就会达到锁定该空间。当然，restrict不一定只是为了建立一个完全常态 的空间，它的本意是限制该空间只能通过该指针进行访问。

 

restrict pointer是c99新标准提出的一个很著名的概念叫着——受限指针。这种指针的声明是为了，编译达到更好的优化，它暗示编译器，某个指针指向的空间，只能从该指针访问。但是这种暗示却是对程序员的要求，而编译器只是在这种暗示的基础上作一些优化。

restrict只可以用在指针身上。如果一个指针被restrict修饰，那么就在它（这个指针）和它所指向的对象之间建立了一种特殊的联系──只能用这个指针或者这个指针的表达式来访问这个对象的值.
一 个指针指向一个内存地址。同一块内存可以由多个指针来访问并在程序运行时修改它（这块内存）。restrict告诉编译器，如果一块由一个被 restrict修饰的指针所指向的内存被修改了，那么没有其它的指针可以来访问这块内存。编译器可能会选择一种方式来优化代码中调用被restrict 修饰的指针的部分，这可能导致错误发生。程序员有责任来确保正确地按照他们所设想的来使用被restrict修饰的指针，否则的话，可能会发生意想不到的 结果。

 

四、static

static关键字是C, C++中都存在的关键字。static从字面理解，是“静态的“的意思，与此相对应的，应该是“动态的“。

static的作用主要有以下3个：

1、扩展生存期；

2、限制作用域；

3、唯一性；

 

1、扩展生存期

这一点主要是针对普通局部变量和static局部变量来说的。声明为static的局部变量的生存期不再是当前作用域，而是整个程序的生存期。

在程序中，常用内存类型主要有堆、栈和静态存储区。要理解static局部变量就必须首先理解这三种内存类型。

 

在C/C++中, 局部变量按照存储形式可分为三种auto, static, register

(谭浩强, 第174-175页)

局部变量的默认类型都是auto，从栈中分配内存。

auto的含义是由程序自动控制变量的生存周期，通常指的就是变量在进入其作用域的时候被分配，离开其作用域的时候被释放。

而static变量，不管是局部还是全局，都存放在静态存储区。

表 面意思就是不auto，变量在程序初始化时被分配，直到程序退出前才被释放；也就是static是按照程序的生命周期来分配释放变量的，而不是变量自己的 生命周期. 如果在main前设置断点，然后查看static变量，已经被初始化，也就是说static在执行main函数前已经被初始化。也就是在程序初始化时被分 配。

 

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堆：由程序员自己分配释放（用malloc和free,或new和delete），如果我们不手动释放，那就要到程序结束才释放。如果对分配的空间在不用的时候不释放而一味的分配，那么可能会引起内存泄漏，其容量取决于虚拟内存，较大。

栈：由编译器自动分配释放，其中存放在主调函数中被调函数的下一句代码、函数参数和局部变量，容量有限，较小。

静态存储区：由在编译时由编译器分配，由系统释放，其中存放的是全局变量、static变量和常量．

区别：

1） 堆是由低地址向高地址扩展，栈是由高地址向低地址扩展。

2） 堆是不连续的空间，栈是连续的空间。

3） 在申请空间后，栈的分配要比堆的快。对于堆，先遍历存放空闲存储地址的链表、修改链表、再进行分配；对于栈，只要剩下的可用空间足够，就可分配到，如果不够，那么就会报告栈溢出。

4） 栈的生命期最短，到函数调用结束时；静态存储区的生命期最长，到程序结束时；堆中的生命期是到被我们手动释放时（如果整个过程中都不手动释放，那就到程序结束时）。

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2、限制作用域

这一点相对于普通全局变量和static全局变量来说的。

对于全局变量而言，不论是普通全局变量还是static全局变量，其存储区都是静态存储区，因此在内存分配上没有什么区别。

区别在于：

1） 普通的全局变量和函数，其作用域为整个程序或项目，外部文件（其它cpp文件）可以通过extern关键字访问该变量和函数。一般不提倡这种用法，如果要在多个cpp文件间共享数据，应该将数据声明为extern类型。

 

 在头文件里声明为extern：

extern int g_value; // 注意，不要初始化值！

然后在其中任何一个包含该头文件的cpp中初始化（一次）就好：

int g_value = 0; // 初始化一样不要extern修饰，因为extern也是声明性关键字；

然后所有包含该头文件的cpp文件都可以用g_value这个名字访问相同的一个变量；

 

2） static全局变量和函数，其作用域为当前cpp文件，其它的cpp文件不能访问该变量和函数。如果有两个cpp文件声明了同名的全局静态变量，那么他们实际上是独立的两个变量。

 

static函数的好处是不同的人编写不同的函数时，不用担心自己定义的函数，是否会与其它文件中的函数同名。

 

头文件中的static变量

如果在一个头文件中声明：

 static int g_vaule = 0;

 那么会为每个包含该头文件的cpp都创建一个全局变量，但他们都是独立的；所以也不建议这样的写法，一样不明确需要怎样使用这个变量，因为只是创建了一组同名而不同作用域的变量。

 

3、数据唯一性

这是C++对static关键字的重用。主要指静态数据成员／成员函数。

表 示属于一个类而不是属于此类的任何特定对象的变量和函数. 这是与普通成员函数的最大区别, 也是其应用所在, 比如在对某一个类的对象进行计数时, 计数生成多少个类的实例, 就可以用到静态数据成员. 在这里面, static既不是限定作用域的, 也不是扩展生存期的作用, 而是指示变量/函数在此类中的唯一性. 这也是”属于一个类而不是属于此类的任何特定对象的变量和函数”的含义. 因为它是对整个类来说是唯一的, 因此不可能属于某一个实例对象的. (针对静态数据成员而言, 成员函数不管是否是static, 在内存中只有一个副本, 普通成员函数调用时, 需要传入this指针, static成员函数调用时, 没有this指针. )

static数据成员的初始化：

(1) 初始化在类体外进行，而前面不加static，以免与一般静态变量或对象相混淆。

(2) 初始化时不加该成员的访问权限控制符private，public等。

(3) 初始化时使用作用域运算符来标明它所属类，因此，静态数据成员是类的成员，而不是对象的成员。

(4) 静态数据成员是静态存储的，它是静态生存期，必须对它进行初始化。

 

Static成员函数

静态成员函数和静态数据成员一样，它们都属于类的静态成员，它们都不是对象成员。因此，对静态成员的引用不需要用对象名。

静态成员函数仅能访问静态的数据成员，不能访问非静态的数据成员，也不能访问非静态的成员函数，这是由于静态的成员函数没有this指针。

五、extern

1 基本解释：extern可以置于变量或者函数前，以标示变量或者函数的定义在别的文件中，提示编译器遇到此变量和函数时在其他模块中寻找其定义。此外extern也可用来进行链接指定。

      也就是说extern有两个作用，第一个,当它与"C"一起连用时，如: extern "C" void fun(int a, int b);则告诉编译器在编译fun这个函数名时按着C的规则去翻译相应的函数名而不是C++的，C++的规则在翻译这个函数名时会把fun这个名字变得面目全非，可能是fun@aBc_int_int#%$也可能是别的，这要看编译器的"脾气"了(不同的编译器采用的方法不一样)，为什么这么做呢，因为C++支持函数的重载啊，在这里不去过多的论述这个问题，如果你有兴趣可以去网上搜索，相信你可以得到满意的解释!
    第二，当extern不与"C"在一起修饰变量或函数时，如在头文件中:extern int g_Int; 它的作用就是声明函数或全局变量的作用范围的关键字，其声明的函数和变量可以在本模块活其他模块中使用，记住它是一个声明不是定义!也就是说B模块(编译单元)要是引用模块(编译单元)A中定义的全局变量或函数时，它只要包含A模块的头文件即可,在编译阶段，模块B虽然找不到该函数或变量，但它不会报错，它会在连接时从模块A生成的目标代码中找到此函数。

2 问题：extern 变量
　　在一个源文件里定义了一个数组：chara[6];
　　在另外一个文件里用下列语句进行了声明：externchar *a；
　　请问，这样可以吗？ 
　　答案与分析：
1)、不可以，程序运行时会告诉你非法访问。原因在于，指向类型T的指针并不等价于类型T的数组。externchar *a声明的是一个指针变量而不是字符数组，因此与实际的定义不同，从而造成运行时非法访问。应该将声明改为extern char a[ ]。
2)、例子分析如下，如果a[] = "abcd",则外部变量a=0x61626364 (abcd的ASCII码值)，*a显然没有意义
　　显然a指向的空间（0x61626364）没有意义，易出现非法内存访问。
3)、这提示我们，在使用extern时候要严格对应声明时的格式，在实际编程中，这样的错误屡见不鲜。
4)、extern用在变量声明中常常有这样一个作用，你在*.c文件中声明了一个全局的变量，这个全局的变量如果要被引用，就放在*.h中并用extern来声明。

3 问题：当方面修改extern 函数原型
　　当函数提供方单方面修改函数原型时，如果使用方不知情继续沿用原来的extern申明，这样编译时编译器不会报错。但是在运行过程中，因为少了或者多了输入参数，往往会照成系统错误，这种情况应该如何解决？
　　答案与分析：
　　目前业界针对这种情况的处理没有一个很完美的方案，通常的做法是提供方在自己的xxx_pub.h中提供对外部接口的声明，然后调用方include该头文件，从而省去extern这一步。以避免这种错误。
　　宝剑有双锋，对extern的应用，不同的场合应该选择不同的做法。

4 问题：extern “C”
　　在C++环境下使用C函数的时候，常常会出现编译器无法找到obj模块中的C函数定义，从而导致链接失败的情况，应该如何解决这种情况呢？

　　答案与分析：
C++语言在编译的时候为了解决函数的多态问题，会将函数名和参数联合起来生成一个中间的函数名称，而C语言则不会，因此会造成链接时找不到对应函数的情况，此时C函数就需要用extern “C”进行链接指定，这告诉编译器，请保持我的名称，不要给我生成用于链接的中间函数名。
　　下面是一个标准的写法：
//在.h文件的头上
#ifdef __cplusplus
#if __cplusplus
extern "C"{
#endif
#endif /* __cplusplus*/ 
…
…
//.h文件结束的地方
#ifdef __cplusplus
#if __cplusplus
}
#endif
#endif /* __cplusplus */ 

5 问题：extern 函数声明
　　常常见extern放在函数的前面成为函数声明的一部分，那么，C语言的关键字extern在函数的声明中起什么作用？
　　答案与分析：
　　如果函数的声明中带有关键字extern，仅仅是暗示这个函数可能在别的源文件里定义，没有其它作用。即下述两个函数声明没有明显的区别：
extern int f(); 和intf();
　　当然，这样的用处还是有的，就是在程序中取代include“*.h”来声明函数，在一些复杂的项目中，我比较习惯在所有的函数声明前添加extern修饰。关于这样做的原因和利弊可见下面的这个例子：“用extern修饰的全局变量”

    (1) 在test1.h中有下列声明:
    #ifndef TEST1H
    #define TEST1H
    extern char g_str[]; // 声明全局变量g_str
    void fun1();
    #endif
    (2) 在test1.cpp中
    #include "test1.h"
        char g_str[] = "123456"; // 定义全局变量g_str
        void fun1() { cout << g_str<< endl; }
    (3) 以上是test1模块，它的编译和连接都可以通过,如果我们还有test2模块也想使用g_str,只需要在原文件中引用就可以了
    #include "test1.h"

     void fun2()    { cout<< g_str << endl;    }
    以上test1和test2可以同时编译连接通过，如果你感兴趣的话可以用ultraEdit打开test1.obj,你可以在里面找到"123456"这个字符串,但是你却不能在test2.obj里面找到，这是因为g_str是整个工程的全局变量，在内存中只存在一份,test2.obj这个编译单元不需要再有一份了，不然会在连接时报告重复定义这个错误!
    (4) 有些人喜欢把全局变量的声明和定义放在一起，这样可以防止忘记了定义，如把上面test1.h改为
    extern char g_str[] = "123456"; // 这个时候相当于没有extern
    然后把test1.cpp中的g_str的定义去掉,这个时候再编译连接test1和test2两个模块时，会报连接错误，这是因为你把全局变量g_str的定义放在了头文件之后，test1.cpp这个模块包含了test1.h所以定义了一次g_str,而test2.cpp也包含了test1.h所以再一次定义了g_str,这个时候连接器在连接test1和test2时发现两个g_str。如果你非要把g_str的定义放在test1.h中的话，那么就把test2的代码中#include "test1.h"去掉 换成:
    extern char g_str[];
    void fun2()   {  cout << g_str <<endl;   }
   这个时候编译器就知道g_str是引自于外部的一个编译模块了，不会在本模块中再重复定义一个出来，但是我想说这样做非常糟糕，因为你由于无法在test2.cpp中使用#include "test1.h",那么test1.h中声明的其他函数你也无法使用了，除非也用都用extern修饰，这样的话你光声明的函数就要一大串，而且头文件的作用就是要给外部提供接口使用的，所以请记住， 只在头文件中做声明，真理总是这么简单。

 

六. extern 和static

 (1) extern 表明该变量在别的地方已经定义过了,在这里要使用那个变量.
 (2) static 表示静态的变量，分配内存的时候, 存储在静态区,不存储在栈上面.

    static 作用范围是内部连接的关系, 和extern有点相反.它和对象本身是分开存储的,extern也是分开存储的,但是extern可以被其他的对象用extern 引用,而static 不可以,只允许对象本身用它. 具体差别首先，static与extern是一对“水火不容”的家伙，也就是说extern和static不能同时修饰一个变量；其次，static修饰的全局变量声明与定义同时进行，也就是说当你在头文件中使用static声明了全局变量后，它也同时被定义了；最后，static修饰全局变量的作用域只能是本身的编译单元，也就是说它的“全局”只对本编译单元有效，其他编译单元则看不到它,如:
    (1) test1.h:
    #ifndef TEST1H
    #define TEST1H
    static char g_str[] = "123456"; 
    void fun1();
    #endif

    (2) test1.cpp:
    #include "test1.h"
    void fun1()  {   cout << g_str <<endl;  }
    (3) test2.cpp
    #include "test1.h"
    void fun2()  {   cout << g_str <<endl;  }
    以上两个编译单元可以连接成功, 当你打开test1.obj时，你可以在它里面找到字符串"123456",同时你也可以在test2.obj中找到它们，它们之所以可以连接成功而没有报重复定义的错误是因为虽然它们有相同的内容，但是存储的物理地址并不一样，就像是两个不同变量赋了相同的值一样，而这两个变量分别作用于它们各自的编译单元。也许你比较较真，自己偷偷的跟踪调试上面的代码,结果你发现两个编译单元（test1,test2）的g_str的内存地址相同，于是你下结论static修饰的变量也可以作用于其他模块，但是我要告诉你，那是你的编译器在欺骗你，大多数编译器都对代码都有优化功能，以达到生成的目标程序更节省内存，执行效率更高，当编译器在连接各个编译单元的时候，它会把相同内容的内存只拷贝一份，比如上面的"123456", 位于两个编译单元中的变量都是同样的内容，那么在连接的时候它在内存中就只会存在一份了，如果你把上面的代码改成下面的样子，你马上就可以拆穿编译器的谎言:
    (1) test1.cpp:
    #include "test1.h"
    void fun1()
    {
        g_str[0] = ''a'';
        cout << g_str << endl;
    }

    (2) test2.cpp
    #include "test1.h"
    void fun2()  {  cout << g_str <<endl;  }
    (3) void main()     {
        fun1(); // a23456
        fun2(); // 123456
    }
    这个时候你在跟踪代码时，就会发现两个编译单元中的g_str地址并不相同，因为你在一处修改了它，所以编译器被强行的恢复内存的原貌，在内存中存在了两份拷贝给两个模块中的变量使用。正是因为static有以上的特性，所以一般定义static全局变量时，都把它放在原文件中而不是头文件，这样就不会给其他模块造成不必要的信息污染，同样记住这个原则吧！

 

七. extern 和const

   C++中const修饰的全局常量据有跟static相同的特性，即它们只能作用于本编译模块中，但是const可以与extern连用来声明该常量可以作用于其他编译模块中, 如extern const char g_str[];
    然后在原文件中别忘了定义:     const char g_str[] ="123456"; 

    所以当const单独使用时它就与static相同，而当与extern一起合作的时候，它的特性就跟extern的一样了！所以对const我没有什么可以过多的描述，我只是想提醒你，const char* g_str = "123456" 与 const char g_str[]="123465"是不同的，前面那个const 修饰的是char *而不是g_str,它的g_str并不是常量，它被看做是一个定义了的全局变量（可以被其他编译单元使用），所以如果你像让char*g_str遵守const的全局常量的规则，最好这么定义const char* constg_str="123456".