C++中volidate关键字

最新推荐文章于 2022-04-06 10:00:51 发布
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#volidate #const #关键字 #cc++

本文通过一个简单例子解释了validate关键字的功能及原理。validate确保变量始终从内存读取最新值，避免因编译器优化而导致的数据不一致问题。同时讨论了const与validate的不同应用场景。

我们都知道当使用编译器时候，编译器会为我们的代码做出一些优化。关于validate关键字的功能和原理我们将用一个例子来给出解释。

功能：当一个变量被volidate关键字修饰时，意味着当我们每次使用这个变量时都会从变量所在的内存中去获取。而不使用编译器为我们优化后保存在cpu寄存器中的备份。接下来举个例子给大家说明下。

例子：假设在某一个线程中有如下的程序代码，

...
int a = 9;
int b = a;
int c = a;
...
这里我们首先给定变量a的值，然后使用a的值初始化b，紧接着在使用a值初始化c。在这里代码执行的时候，编译器会为我们的程序做出一个优化：首先执行b = a后，这时从内存是将a的值取出来给b。由于本程序自己没有对变量修改，这时会把a的值放入到cpu的寄存器中，以后读取的时候直接使用cpu寄存器中的副本，而不是在次访问内存读取数据。这样可以起到优化的作用提高读取的速度。另外我们要知道，用户状态是不允许修改cpu寄存器中的值。

但是这样做就会产生一个潜在的隐患，当执行完b = a后，cpu的寄存器中就会有一个变量a值的副本以便在以后的访问中使用。但是可能另外一个线程对a的值（程序自己不修改变量，但是程序之外的东西可能会对数据a进行修改）进行改变，然后将改变后的值写入到内存中去。但是当前线程不知道这个值发生了改变，不会更新cpu寄存器中的副本（用户状态是不允许修改cpu寄存器中的值），执行c = a的时候直接从寄存器中读取未发生改变的值，但是此时内存中的值已经发生了改变，获取的值不是真正意义上的值。

volidate关键字就是为了解决这个问题的，不论何时都从内存中读取数据，不使用编译器的优化后的值。当然由于volidate是每次访问都从内存中读取，这必定会造成效率下降的问题。

常见问题：
question1：一个变量为什么既可以使用volidate修饰，也可以使用const修饰？

答：这两个关键字从字面意思看像是对立的，volidate说明这个变量是“易变”的，而const说明这个变量是“不变”地。从字面上看这两个关键字相互矛盾的，但是但是究其本质，我们会发现这两个关键字起到了增强效果的作用。volidate关键字说被修饰的变量是“易变”的，每次都要从变量所在的内存中读取。因为变量可能可能被本程序（变量所在的程序）之外的东西（如操作系统、其他线程等）发生意想不到的修改，这时只要我们每次都从变量内存中读取，就会获得变量的真实值（如果没有volidate关键，编译器优化可能会引发灾难）。const关键字只是说明被修饰的变量不能在本程序内被修改，但是本程序之外还是有可能修改改变量的，比如其他线程修改。

更多详细内容：http://blog.youkuaiyun.com/tigerjibo/article/details/7427366

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<think>我们被要求回答关于C++关键字的问题。根据引用资料，我们可以总结出一些关键点，并结合常见的C++关键字进行说明。注意，C++的关键字很多，我们不可能全部列出，但会涵盖重要和常用的部分。 首先，引用[1]提到，在C++中，class和typename在模板参数声明中功能相同，但后来引入了typename来解决一些歧义问题。引用[2]则列举了const、mutable、static、extern、volatile、inline、explicit等关键字。引用[3]和[4]分别给出了static在类中的使用示例和new/delete关键字的使用。引用[5]提到了export关键字（注意：export在模板中的使用在C++11中已被弃用，且多数编译器不支持）。 下面我们将分类介绍C++中的关键字（注意：C++标准的关键字列表很长，这里我们主要讨论一些重要且常用的关键字，并参考引用资料）。 ### 一、C++关键字分类与说明 #### 1. 数据类型相关 - `int`, `char`, `float`, `double`, `bool`：基本数据类型。 - `void`：表示无类型。 - `auto`（C++11）：自动类型推导。 - `decltype`（C++11）：查询表达式的类型。 #### 2. 类型修饰符 - `const`：表示常量，不可修改（引用[2]）。 - `volatile`：表示变量可能被意外修改，禁止编译器优化（引用[2]）。 - `mutable`：用于类的成员变量，即使包含它的对象是const，该变量也可以被修改（引用[2]）。 - `signed`/`unsigned`：修饰整数类型，表示有符号或无符号。 #### 3. 存储类说明符 - `static`： - 在函数内部：使局部变量在函数调用之间保持其值，且只初始化一次（引用[2]）。 - 在类中：静态数据成员被类的所有对象共享，静态成员函数不依赖于对象而调用（引用[3]）。 - `extern`：声明变量或函数在外部文件定义（引用[2]）。 - `register`（C++17弃用）：提示编译器将变量存储在寄存器中。 - `thread_local`（C++11）：声明线程局部存储。 #### 4. 函数相关 - `inline`：建议编译器将函数内联展开（引用[2]）。 - `virtual`：声明虚函数，支持多态。 - `override`（C++11）：显式注明重写基类虚函数。 - `final`（C++11）：禁止派生类重写虚函数或禁止类被继承。 - `explicit`：禁止构造函数进行隐式转换（引用[2]）。 - `constexpr`（C++11）：表示常量表达式，在编译时求值。 #### 5. 类与对象 - `class`：定义类（引用[1]）。 - `struct`：定义结构体（默认成员public）。 - `union`：联合体，所有成员共享内存（引用[2]）。 - `private`/`protected`/`public`：访问控制。 - `friend`：允许非成员函数或其他类访问私有成员。 #### 6. 模板编程 - `template`：定义模板。 - `typename`：在模板中声明类型参数（引用[1]）。 - `using`（用于类型别名，C++11）：替代typedef。 #### 7. 内存管理 - `new`/`delete`：动态内存分配和释放（引用[4]）。 - `new[]`/`delete[]`：动态数组分配和释放。 #### 8. 异常处理 - `try`/`catch`/`throw`：异常处理机制。 #### 9. 控制流 - `if`/`else`：条件语句。 - `switch`/`case`/`default`：多分支选择。 - `for`/`while`/`do`：循环语句。 - `break`/`continue`：循环控制。 - `return`：函数返回。 - `goto`：无条件跳转（不推荐使用）。 #### 10. 命名空间 - `namespace`：定义命名空间。 - `using`：引入命名空间或成员。 #### 11. 其他 - `sizeof`：获取对象或类型的大小（引用[2]）。 - `typedef`：定义类型别名（引用[2]）。 - `typeid`：获取类型信息（用于RTTI）。 - `dynamic_cast`/`static_cast`/`const_cast`/`reinterpret_cast`：类型转换运算符。 - `asm`：内联汇编。 - `export`：在模板中用于分离模板定义（引用[5]），但已被弃用。 ### 二、关键字的详细说明（部分） #### 1. `const`（引用[2]） - 修饰变量：变量值不可修改。 - 修饰函数参数：函数内不能修改参数。 - 修饰成员函数：该函数不能修改类的成员变量（除非成员是mutable）。 - 修饰函数返回值：返回值不可被修改。 #### 2. `static`（引用[2][3]） - 局部静态变量：在函数内，变量在程序生命周期内存在，但作用域为函数内。 - 静态成员变量：属于类，所有对象共享，必须在类外定义和初始化。 - 静态成员函数：属于类，只能访问静态成员变量，没有this指针。 #### 3. `mutable`（引用[2]） 用于类的成员变量，即使对象是const，该成员也可以被修改。常用于需要记录内部状态的场景。 #### 4. `inline`（引用[2]） - 建议编译器将函数体嵌入到调用处，以减少函数调用开销。 - 注意：编译器可能忽略inline请求。 #### 5. `new`和`delete`（引用[4]） - `new`：在堆上动态分配内存，并调用构造函数。 - `delete`：释放由`new`分配的内存，并调用析构函数。 - 数组形式：`new[]`和`delete[]`。 #### 6. `typename`（引用[1]） 在模板中用于声明类型参数，也可以用于指示嵌套依赖类型名（告诉编译器后面是一个类型）。 ### 三、示例代码（部分关键字） #### static关键字示例（引用[3]） ```cpp #include <iostream> using namespace std; class Myclass { public: Myclass(int a, int b, int c); void GetSum(); private: int a, b, c; static int Sum; // 声明静态数据成员 }; int Myclass::Sum = 0; // 定义并初始化静态数据成员 Myclass::Myclass(int a, int b, int c) { this->a = a; this->b = b; this->c = c; Sum += a+b+c; } void Myclass::GetSum() { cout << "Sum=" << Sum << endl; } int main() { Myclass M(1,2,3); M.GetSum(); // 输出6 Myclass N(4,5,6); N.GetSum(); // 输出21（6+15） M.GetSum(); // 输出21，因为Sum是共享的 return 0; } ``` #### new和delete示例（引用[4]） ```cpp #include <iostream> int main() { int* pi = new int(5); // 动态分配一个int，初始化为5 int* pa = new int[5]; // 动态分配一个数组，大小为5 *pa = 1; // 赋值第一个元素 std::cout << "pi_value:" << *pi << std::endl; // 5 delete pi; // 释放单个对象 delete[] pa; // 释放数组 // 注意：释放后不应再访问，以下行为未定义 // std::cout << "pi_value:" << *pi << std::endl; return 0; } ``` ### 四、注意事项 - 关键字在不同上下文可能有不同含义（如`class`在类定义和模板参数中）。 - C++标准不断更新，新关键字不断引入（如C++11引入的`auto`、`decltype`等），旧关键字可能被重新定义或弃用（如`export`）。 ### § 相关问题 § 1. C++中的`const`和`constexpr`有什么区别？ 2. `static`关键字在C语言和C++中的异同？ 3. 为什么C++11弃用了`export`关键字？ 4. `new`和`malloc`在内存分配上有何区别？ 以上内容参考了提供的引用资料，并进行了扩展。 </think>### C++关键字详解 C++关键字是语言预定义的保留标识符，具有特殊语义功能。以下是主要分类及核心关键字说明： #### 一、基本类型修饰符 1. **`const`** - 修饰变量：表示常量，值不可修改 ```cpp const int MAX = 100; // 编译时常量 ``` - 修饰函数：成员函数不修改对象状态 ```cpp class Data { int get() const; // 承诺不修改成员变量[^2] }; ``` - 修饰指针：`const int*`（指向常量） vs `int* const`（常量指针） 2. **`volatile`** - 标识变量可能被外部修改（如硬件寄存器），禁止编译器优化 - 可与`const`组合：`const volatile`表示硬件只读寄存器[^2] 3. **`mutable`** - 允许const成员函数修改特定变量 ```cpp class Cache { mutable int accessCount; // const函数可修改 }; ``` #### 二、存储类说明符 1. **`static`** - 局部变量：生命周期贯穿程序执行，作用域限定在函数内 ```cpp void counter() { static int count = 0; // 只会初始化一次 count++; } ``` - 类成员：所有对象共享同一实例 ```cpp class MyClass { static int shared; // 声明静态成员[^3] }; int MyClass::shared = 0; // 类外定义初始化 ``` 2. **`extern`** - 声明外部链接的变量/函数 ```cpp extern int globalVar; // 定义在其他文件中 ``` 3. **`thread_local`** (C++11) - 线程局部存储，每个线程有独立副本 #### 三、面向对象相关 1. **`class`/`struct`** - 定义类类型（`class`默认private继承，`struct`默认public） 2. **`virtual`** - 实现多态：虚函数支持动态绑定 ```cpp class Base { virtual void func(); // 可被派生类覆盖 }; ``` 3. **`explicit`** - 禁止隐式构造函数转换 ```cpp class String { explicit String(int size); // 阻止 String s = 10; }; ``` #### 四、内存管理 1. **`new`/`delete`** - 动态内存分配与释放 ```cpp int* arr = new int[10]; // 堆分配数组 delete[] arr; // 必须配对使用[^4] ``` #### 五、模板与类型 1. **`typename`** - 声明模板类型参数（与`class`等价但更明确） ```cpp template<typename T> void swap(T& a, T& b); ``` 2. **`using`** (C++11) - 替代`typedef`定义类型别名 ```cpp using Vec = std::vector<int>; ``` #### 六、函数控制 1. **`inline`** - 编译器内联优化建议（非强制） - 替代宏函数，保留类型检查[^2] 2. **`noexcept`** (C++11) - 声明函数不抛出异常 #### 七、其他关键特性 | 关键字 | 用途 | 示例 | |--------------|--------------------------|-------------------------| | `sizeof` | 获取对象/类型大小 | `sizeof(int)` | | `typedef` | 定义类型别名 | `typedef int* IntPtr;` | | `union` | 联合体（共享内存） | [参考
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