volatile const static与extern

专一王子：volatile

描述：每个变量和他的名字一样很善变，有时候它善变是发自内心的，有时是外部因素决定的，只有volatile变量才会表里如一，因此获得了专一王子的美誉。

作用：volatile字面意思是易挥发，易变化的意思，它修辞的变量表示该变量的值很容易由于外部因素发生改变，强烈请求编译器要老老实实的在每次对变量进行访问时去内存里读取。可能上面说的还不是很清楚，我们换个例子来说，你明天一个朋友过生日，今天把要送的礼物打包好了，一般情况下，我们明天起来不再需要再打开验证一下里面礼物是否存在，因为我们知道，只要礼物的外包装没有动过，里面东西应该不会被动。其实编译器和人一样聪明，为了提高效率也会玩省事，如下面的例子：

编译器扫描了代码发现上面，第一行代码在将10赋给了整形变量a，之后a变量的值没有再发生改变。在后面第二行中，将a变量里的值取出来赋给b变量。在第三行代码里将a变量的值赋给c的时候，因为CPU访问内存速度较慢（看register关键字介绍），编译器为了提高效率，玩了“省事”，直接将10赋给了c。

单从上述代码我们来看是没有问题的，就如同从外包装看生日礼物完好一样。但是，上述代码如果运行在多线程中，在一个线程上下文中没有改变它的值，但是我们不能保证变量的值没有被其它线程改变。就好比是，生日礼物放到其它人那里保存，我们不敢100%保证它里面的东西还完好。当然这种数据不一致的机制不仅仅出现在多线程中，同样在设备的状态寄存器里也会存在。比如：网卡里的某状态寄存器里的值是否为1表示是否有网络数据到达，在当前时刻其值为1，不能代表着下一时刻其值还为1，它的值是由外界条件决定的，编译器肯定不能在这种情况下玩“省事”

为了防止在类似的情况下，编译器玩省事，可以将这些变量声明为volatile，这样，不管它的值有没有变化，每次对其值进行访问时，都会从内存里，寄存器里读取，从而保证数据的一致，做到表里如一。

事实上,仅仅使用volatile,并不能保证数据是从内存或者设备寄存器里读取的.还必须把缓存关掉,这事编译器管不了.由于volatile多用于对内存映射的设备寄存器的访问,而通常这段内存地址并不会被映射到某段缓存,所以我们无法察觉这额外的一步.

铁布衫：const

描述：相传C世界中出现了一件极品装备const，它能的出现，让天下所有的刺客，黑客都失业了，在它的保护下，所有的变量都可以完好无损。

作用：const是constant的简写，表示海枯石栏，恒定不变，一旦相伴，永不“心”变。只要一个变量前面用const来修辞，就意味着该变量里的数据可以被访问，不能被修改。我们其实还可以给它起个更雅的名字叫：readonly。

虽然理解起const来相对比较容易理解，但是const不仅仅可以用来修辞基本类型，它还经常用来修辞一些构造类型和指针及其参合体：如数组，指针，指针数组，结构体数组，结构体指针数组等。一旦和这些复杂类型接合起来，还有一定的迷惑性的。我们一一进行分析。

1 const int a = 10;

2 int const a = 10;

3 const int a[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};

4 const int *p;

5 int * const p;

6 const struct devices dev[5];

7 struct devices const * dev[5];

看到上面列出的例子，我相信很多朋友都会倒吸一口冷气：想说爱你，不是一件容易的事。不过，我这有两招辨别使用的技巧：

• 将类型去掉
• 看const修辞谁，谁就拥有了铁布衫，谁的值就是不能修改的，readonly的。

1.       去掉类型int变成：const a = 10，a拥有了铁布衫，a的值不变。

2.       去掉类型int变成：const a = 10，a拥有了铁布衫，a的值不变，这两个效果一样。

3.       去掉类型int变成：const a[10]，a[10] 拥有了铁布衫，a数组里的值不变。

4.       const修辞*p，去掉类型int变成：const *p，*p 拥有了铁布衫（下图中空间2），p所指向的空间里的值不变。

5.       const修辞p，去掉类型int*变成：const p，指针变量p拥有了铁布衫（下图中空间1），指针变量p里的值不变，也就是说p不能再指向其它地址，但是p所指向的空间里的值可变，如图xxx所示。

图xxx 指针变量与指针变量所指向的空间示意图

6.       去掉类型struct devices变成：const dev[5]，dev[5] 拥有了铁布衫，dev[5]数组里的值不变。

7.       这是一个devices结构体类型的指针数组，它拥有5个devices结构体类型指针，每个指针指向一个devices结构体，const修辞*dev[5]，去掉类型struct devices变成：const *dev[5]，指针数组*dev[5]拥有了铁布衫，指针数组dev中每个元素指向的空间里的值不变。

乱世枭雄：static与extern

描述：在C程序世界里，不同代码国度以.c文件为国界分隔开来，在单个国家（C源文件）里有不同的函数占山为王，军阀割据，每个C程序世界里只有一个君主main和其首都（main函数体），main通过下传圣旨（参数），调用各种军阀（函数），来掌控整个C程序世界的有序运行。在和谐世界的幌子下，却是别番风景，某军阀（函数）心怀叵测，不想单纯听从于main的指挥与调度，树立了自己的政权旗帜static。static不用听附与main的调度，自己做主，私藏金库（空间）。而main对此却很无奈，因为相对static来说，extern更是让它皇权难保。不同的国家（不同的.c文件）之间通过extern相互私通，传递信息。二者联合作乱，让编程者逻辑混淆。当然，如果编程者连一个国家都没有走出去过（指将所有代码写到一个.c文件里），不能够上升到一个宏观的角度，将不知所云。乱世出枭雄，切听我慢慢道来其中一二。

作用：简单来说static修辞变量，就是指该变量空间独立于函数中的auto变量或叫栈变量（请查看auto关键字章节），static变量空间在内存中的静态区内被分配。如图xxx所示。

图xxx 程序内存分布示意图

在使用static的时候一定要注意以下两点：

1.       static变量在程序运行（main启动）之前就已经被分配，它不像是局部变量那样动态在栈上分配的，它在程序彻底退出之后才被释放。

2.       static变量有访问权限，在子函数里声明的static变量，只能在该函数内访问，如果static变量在函数体外声明，它的访问权限就是本文件内。

3.       static不仅可以修辞变量，还可以用来修辞函数，如果用来修辞函数，和第2条有着相似的意义，表示该函数访问权限限制在本源文件内。

记住以上三点，可以解释很多初学者不明白的问题：

• 为什么子函数里声明的static变量，每次访问其值都是上一次的结果？答案见要点1。
• 为什么子函数里的static变量不能在子函数外面访问？答案见要点2。
• 如何避免不同文件里命名冲突的问题？答案见要点3。

extern是指，当前变量或函数不是在本源文件内声明的，它是外部变量或外部函数，正所谓“外来的和尚会念经”，能很好的体现extern的价值。当我们在本文件里试图引用一个外部声明的全局变量或函数时，可以在其前面加上extern，表示它是外来和尚。

宏观理解：通过上面的分析看来，C程序里，通过函数将功能区分开来，每个函数完成一个功能（这也是为什么函数的英文叫function），而又将一片相关联的功能集合在一个源文件里，这些功能和相关联的功能之间通常要有联系，而这种联系（亦可叫通信）就是通过static和extern进行联系起来的，当然这里面还要有头文件的功劳，关于头文件的解释，后面会单独拿来分析。

常见错误理解：

菜鸟：static表示常量。

你要这么说const关键字哭了。static不表示常量，理解它就从上述3点来理解。

菜鸟：static表示其值会被记录住。

这么说只是片面理解。