宏// const // sizeof // static // volatile 等關鍵詞的用法

一、宏定義：主要是一些文法問題和技巧

例如：

#define FIND(s,e) (size_t)&(((struct s*)(0))->e)//求結構體內的變數相對於結構體的位移量

#define SECONDS_PER_YEAR (360*24*60*60)UL//求一年中的秒數

#define MIN(a,b) (((a)<=(b))?(a):(b))//求最小值

#define SWAP(A,B) {A=A^B;B=A^B;A=A^B;} //注意是{ }不是( )

說明：儘可能考慮移植性，由於代碼可能在16位機，也有可能在32位機器上運行，所以採用size_t和UL都是基於移植性的考慮。

 

二、const用法：定義常量，修飾指標、函數的輸入參數和傳回值，簡單說const表示唯讀意思，本質上來說它只是在全域資料段或者棧中定義的是一個唯讀常量，不是真正位於字串常量區。Const的目的是為了產生高品質的代碼，提高代碼的可讀性，同時保護好不能被任意改變的記憶體，從而降低Bug產生的機率。

    const int a = 10;

const int b;//錯誤，常量必須初始化

    int a = 10,b = 9;

    const int *p1 = &a;//指標指向的內容唯讀，不能通過該指標去寫

    *p1 = 11;//錯誤

    int * const p2 = &a;//指標本身唯讀，指標初始化到一個對象後，將不能被修改

p2 = &b;//錯誤

const int *p3 const = &a;//指標本身和指向的內容都是唯讀

 

const char *fp1(void) //修飾傳回值，表示返回的指標指向內容唯讀

{

    char *p = "dddd";

    return p;

}

void fp1(const char *str)

{

    *str = 4; //錯誤

    const char *p = str;//p必須為const，才能接受str

}

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])

{

    const char *d = fp1();

    printf("%s",d);

}

 

三、extern用法：在別的檔案中定義的變數，要想在本檔案中使用，必須先用extern聲明，例如：extern a;之後就當成在本檔案中定義的變數一樣使用。

 

四、static用法：

1.修飾變數，從生存域和訪問域兩個方面說明,無論static變數定義在函數內或外，該變數都位於資料區段中；定義於函數體外的static變數的訪問域僅僅是它所在檔案中定義的函數，其他檔案無法通過extern對其聲明後訪問。

2.修飾函數，使得函數的訪問域僅僅為其所定義的檔案可見。

3.類中變數用static修飾表示變數是類變數，類中函數用static修飾表示函數只能訪問類中的static變數，不接受this指標，稱為類函數。

例如：

//file1

void fstatic(void);

static void fstatic(void)

{

    return;

}

//file2

void fstatic(void);

Main()

{

   fstatic();//聲明仍然無法調用

}

總之，static實現了c語言的封裝性，一定程度上實現了資訊的封裝和隱藏。

 

五、sizeof用法：sizeof是一個運算子，編譯器在編譯時間就能確定其的運算結果，其運算對象可以是內部資料類型名、struct類型名、class類型名、陣列變數和其他類型的變數，只有計算對象是陣列變數時，能得出數組實際的長度，其他類型的變數作為運算對象時，都將退化為對該對象的資料類型的運算。另外，在計算struct和class等使用者自訂資料類型的大小時，需要考慮編譯器會對其做最佳化處理，根據一定的原則調整，即會自動對齊，sizeof的結果往往會大於各個元素長度的和。

例一：

    short l;//sizeof(l)==2

    char *a = "abcddd";//sizeof(a)==4

    void *s = malloc(100);//sizeof(s)==4

    char b[] = "abcddd";//sizeof(b)==7*1

    float c[20];//sizeof(c)==20*4;

例二：

struct A

{

  short a;

  short b;

  short c;

};//sizeof(A)==6

struct B

{

  int a;

  char b;

  short c;

};//sizeof(A)==8

 

struct C

{

  double a1;

  long a;

  int a2;

  char b;

 

};//sizeof(B)==24

#pragma pack(1)//使用pack指令強制編譯器不做最佳化對其，這種方式一般用於這個

struct D//結構體要直接寫入檔案或者直接用於網路收發的情況下

{

  double a1;

  long a;

  int a2;

  char b;

 

};

#pragma pack()//sizeof(B)==17

說明：例二中示範了資料對其的情況，由於CPU訪問資料的特點是一次訪問多個位元組，故如果多位元組資料的首地址是2的整數倍的話，將可以一次記憶體訪問即可取得其所對應的所有資料，所以一個最佳化要求就是變數的地址是其資料類型長度的整數倍，例如int a的a的地址要求是4的整數倍。

針對結構體，如果結構體中所有元素類型相同，作為數組處理，入struct A；否則一般都是其最常元素的整數倍，例如struct B和C。這樣處理的目的是考慮定義結構體數組的情況，例如struct B b[10];那麼這10個結構體變數如果每個長度都是8，將能保證每個變數的第一個元素都能是4的整數倍，否則將達不到這個效果，不能實現高效的記憶體訪問，故編譯器將對不符合要求的結構體自動調整資料對齊。

最後需要交代的是，class中的static變數不被分配到棧上，所以不能計入sizeof中，空類的長度是1，有虛函數的長度為4，因為包含一個指向函數表的指標。

下面分析幾個面試題：

例一：

int fp1(char var[])//傳回值為4，因為var作為參數傳遞時，已經退化為普通指標，

{//故其大小就是指標的大小，不作為數組名處理，無法計算出數組長度。

   return sizeof(var);

}

 

 

例二：

//str1是一個數組名，該數組是一個指標數組，長度為3，故sizeof(str1)為3*4

void fp1(void)

{

    char *str1[] = {"hello","mico","china"};

    for(int i=0;i < sizeof(str1)/sizeof(char *);i++)

    {

       printf("%s",str1[i]);

    }

}

 

六、volatile的用法：該詞的意思是”易變的”,用於修飾變數的一個關鍵字，表示該變數在很多地方都能被改變，會被意象不到的改變，編譯器不能對其最佳化，往往用於多任務系統或嵌入式系統中，情況一：嵌入式系統中的很多外設寄存器的值會即時改變，如：#define PTA  *(volatile unsigned char *)(0x00000001)；情況二：嵌入式系統記憶體中的某些變數有可能被中斷程式修改；情況三：多任務系統中的共用變數可能隨時改變。滿足這些特點之一的變數必須要用volatile修飾，保證編譯器不能對其最佳化處理，如果被最佳化，往往程式的執行結果出錯。

例一：

int a = 10;

if(a == 10)

{

   a = 11;

}

這短代碼正常被最佳化為

a = 11; 但是，如果volatile int a;則這段代碼將不被最佳化。

例二：

//原始代碼：

int square(volatile int *ptr)

{

    return *ptr * *ptr;

}

//編譯器最佳化完的代碼：

int square(volatile int *ptr)

{

    int a = *ptr;

    int b = *ptr;

    return a*b;

}

//正確代碼：由於*ptr的值隨時可能改變，故最佳化代碼中的a和b的值可能不一樣，故計

int square(volatile int *ptr) //算的結果可能有誤

{

    int a = *ptr;

    return a*a;

}