宏// const // sizeof // static // volatile 等关键词的用法

一、宏定义：主要是一些语法问题和技巧

例如：

#define FIND(s,e) (size_t)&(((struct s*)(0))->e)//求结构体内的变量相对于结构体的偏移量

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

#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( )

说明：尽可能考虑移植性，由于代码可能在16位机，也有可能在32位机器上运行，所以采用size_t和UL都是基于移植性的考虑。

 

二、const用法：定义常量，修饰指针、函数的输入参数和返回值，简单说const表示只读的意思，本质上来说它只是在全局数据段或者栈中定义的是一个只读的常量，不是真正位于字符串常量区。Const的目的是为了产生高质量的代码，提高代码的可读性，同时保护好不能被任意改变的内存，从而降低Bug产生的概率。

    const int a = 10;

const int b;//错误，常量必须初始化

    int a = 10,b = 9;

    const int *p1 = &a;//指针指向的内容只读，不能通过该指针去写

    *p1 = 11;//错误

    int * const p2 = &a;//指针本身只读，指针初始化到一个对象后，将不能被修改

p2 = &b;//错误

const int *p3 const = &a;//指针本身和指向的内容都是只读

 

const char *fp1(void) //修饰返回值，表示返回的指针指向内容只读

{

    char *p = "dddd";

    return p;

}

void fp1(const char *str)

{

    *str = 4; //错误

    const char *p = str;//p必须为const，才能接受str

}

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

{

    const char *d = fp1();

    printf("%s",d);

}

 

三、extern用法：在别的文件中定义的变量，要想在本文件中使用，必须先用extern声明，例如：extern a;之后就当成在本文件中定义的变量一样使用。

 

四、static用法：

1.修饰变量，从生存域和访问域两个方面说明,无论static变量定义在函数内或外，该变量都位于数据段中；定义于函数体外的static变量的访问域仅仅是它所在文件中定义的函数，其他文件无法通过extern对其声明后访问。

2.修饰函数，使得函数的访问域仅仅为其所定义的文件可见。

3.类中变量用static修饰表示变量是类变量，类中函数用static修饰表示函数只能访问类中的static变量，不接受this指针，称为类函数。

例如：

//file1

void fstatic(void);

static void fstatic(void)

{

    return;

}

//file2

void fstatic(void);

Main()

{

   fstatic();//声明仍然无法调用

}

总之，static实现了c语言的封装性，一定程度上实现了信息的封装和隐藏。

 

五、sizeof用法：sizeof是一个运算符，编译器在编译时就能确定其的运算结果，其运算对象可以是内部数据类型名、struct类型名、class类型名、数组变量和其他类型的变量，只有计算对象是数组变量时，能得出数组实际的长度，其他类型的变量作为运算对象时，都将退化为对该对象的数据类型的运算。另外，在计算struct和class等用户自定义数据类型的大小时，需要考虑编译器会对其做优化处理，根据一定的原则调整，即会自动对齐，sizeof的结果往往会大于各个元素长度的和。

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指令强制编译器不做优化对其，这种方式一般用于这个

struct D//结构体要直接写入文件或者直接用于网络收发的情况下

{

  double a1;

  long a;

  int a2;

  char b;

 

};

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

说明：例二中演示了数据对其的情况，由于CPU访问数据的特点是一次访问多个字节，故如果多字节数据的首地址是2的整数倍的话，将可以一次内存访问即可取得其所对应的所有数据，所以一个优化要求就是变量的地址是其数据类型长度的整数倍，例如int a的a的地址要求是4的整数倍。

针对结构体，如果结构体中所有元素类型相同，作为数组处理，入struct A；否则一般都是其最常元素的整数倍，例如struct B和C。这样处理的目的是考虑定义结构体数组的情况，例如struct B b[10];那么这10个结构体变量如果每个长度都是8，将能保证每个变量的第一个元素都能是4的整数倍，否则将达不到这个效果，不能实现高效的内存访问，故编译器将对不符合要求的结构体自动调整数据对齐。

最后需要交代的是，class中的static变量不被分配到栈上，所以不能计入sizeof中，空类的长度是1，有虚函数的长度为4，因为包含一个指向函数表的指针。

下面分析几个面试题：

例一：

int fp1(char var[])//返回值为4，因为var作为参数传递时，已经退化为普通指针，

{//故其大小就是指针的大小，不作为数组名处理，无法计算出数组长度。

   return sizeof(var);

}

 

 

例二：

//str1是一个数组名，该数组是一个指针数组，长度为3，故sizeof(str1)为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：该词的意思是”易变的”,用于修饰变量的一个关键字，表示该变量在很多地方都能被改变，会被意象不到的改变，编译器不能对其优化，往往用于多任务系统或嵌入式系统中，情况一：嵌入式系统中的很多外设寄存器的值会实时改变，如：#define PTA  *(volatile unsigned char *)(0x00000001)；情况二：嵌入式系统内存中的某些变量有可能被中断程序修改；情况三：多任务系统中的共享变量可能随时改变。满足这些特点之一的变量必须要用volatile修饰，保证编译器不能对其优化处理，如果被优化，往往程序的执行结果出错。

例一：

int a = 10;

if(a == 10)

{

   a = 11;

}

这短代码正常被优化为

a = 11; 但是，如果volatile int a;则这段代码将不被优化。

例二：

//原始代码：

int square(volatile int *ptr)

{

    return *ptr * *ptr;

}

//编译器优化完的代码：

int square(volatile int *ptr)

{

    int a = *ptr;

    int b = *ptr;

    return a*b;

}

//正确代码：由于*ptr的值随时可能改变，故优化代码中的a和b的值可能不一样，故计

int square(volatile int *ptr) //算的结果可能有误

{

    int a = *ptr;

    return a*a;

}