成员函数什么时候应该同时是 const 和 volatile ？

Question

我正在阅读有关易失性成员函数的内容，并发现成员函数可以同时是const和易失性的。 我没有得到这样的东西的真正用途。 任何人都可以分享他们将成员函数同时用作 const 和 volatile 的实际使用经验吗？

我编写了小类来测试相同的内容：

class Temp
{
public:

    Temp(int x) : X(x)
    {
    }

    int getX() const volatile
    {
        return X;
    }

    int getBiggerX()
    {
        return X + 10;
    }
private:
    int X;
};

void test( const volatile Temp& aTemp)
{
    int x = aTemp.getX();
}

int main(int argc, char* argv[])
{
    const volatile Temp aTemp(10);
    test(aTemp);

    return 0;
}

Answer 1

cv 资格提炼意味着：

我不会改变这个值，但有一些东西可以。

您向自己承诺不会更改该值（const 限定），并请求编译器不要对这个对象动手动脚，并关闭所有优化（易失性< /code> 资格）。 不幸的是，在公平对待易失性方面，编译器供应商之间几乎没有标准。 毕竟，易失性是对编译器的提示。

一个实际用例是系统时钟。 假设 0xDEADBEEF 是您要写入的硬件时钟寄存器的系统特定地址：

int const volatile *c = reinterpret_cast<int *>(0xDEADBEEF);

您无法修改该寄存器值，但每次读取它时，它可能会有不同的值。

此外，还可以使用它来建模 UART。

Answer 2

您要求提供易失性成员函数的实际示例。 好吧，我想不出一个，因为我能想象的唯一情况是如此低级，以至于我一开始不会考虑使用成员函数，而只是一个带有数据成员的普通结构通过易失性引用访问。

然而，为了回答这个问题，我们在其中放入一个 const 易失性函数。 假设您有一个地址为 0x378h 的端口，其中包含 2 个整数，每个整数 4 个字节。 然后你可以写

struct ints {
    int first;
    int second;
    int getfirst() const volatile {
        return first;
    }

    int getsecond() const volatile {
        return second;
    }
      // note that you could also overload on volatile-ness, just like
      // with const-ness
};

// could also be mapped by the linker. 
ints const volatile &p = *reinterpret_cast<ints*>(0x378L);

你正在陈述

我不会改变它们，但是这个抽象语义之外的另一件事可能会改变它。 因此，始终从其地址进行实际加载。

实际上，易失性表明对象的值可能不是最后存储到其中的值，但实际上是未知的，并且可能已被外部（编译器无法观察到）条件更改。 因此，当您读取易失性对象时，编译器必须模拟精确的抽象语义，并且不执行任何优化：

a = 4;
a *= 2; 
  // can't be optimized to a = 8; if a is volatile because the abstract
  // semantics described by the language contain two assignments and one load.

以下内容已经确定了 易失性 的作用。 一切都可以在标准的 1.9 中找到。 它谈论的参数是实现定义的东西，比如某种类型的 sizeof 。

本国际标准中的语义描述定义了参数化的非确定性抽象机。 本国际标准对符合实施的结构没有提出要求。 特别是，它们不需要复制或模拟抽象机的结构。 相反，需要一致的实现来模拟（仅）抽象机的可观察行为，如下所述。 [...]

执行格式良好的程序的一致实现应产生与具有相同程序和相同输入的抽象机的相应实例的可能执行序列之一相同的可观察行为。 [...]

抽象机的可观察行为是其对易失性数据的读写序列以及对库 I/O 函数的调用。

Answer 3

我从来不需要任何东西既是常量又是易失性的，但这是我的猜测：

常量：您，您的代码，不允许更改该值。

易失性：该值可能会随着时间的推移而改变，而您的程序无需执行任何操作。

因此，由另一个进程或某些硬件公开的一些只读数据将是常量且易失的。 它甚至可以内存映射到您的进程中，并将页面标记为只读，因此如果您尝试写入它（如果它不是 const），您将遇到访问冲突。

Answer 4

我认为我们拥有“const 易失性”函数的原因与我们拥有“受保护”继承的原因相同：语法允许它，所以我们最好为它想出一个含义。

Answer 5

我能想到的一种情况可能需要在成员函数上同时使用 const 和 volatile ，那就是在嵌入式系统情况下，您有一个函数在逻辑上是 const 但实际上必须修改共享内存位置中的数据缓存（例如构建一个按需位图并缓存位图，以防很快再次需要相同的位图）。 它当然不会经常出现。

Answer 6

标记为 const 易失性的对象将不允许被声明它的代码更改。 由于 const 限定符，将引发该错误。 限定符的易失性部分意味着编译器无法针对对象优化代码。

在嵌入式系统中，这通常用于访问可由硬件读取和更新的硬件寄存器，因此能够通过代码写入寄存器是没有意义的。 例如，串行端口的状态寄存器。各个位将指示状态，例如字符是否正在等待读取。 每次读取该状态寄存器都可能产生不同的值，具体取决于串行端口硬件中发生的其他情况。 写入状态寄存器是没有意义的，但您需要确保每次读取寄存器都会导致对硬件的实际读取。

下面是一个插图：

//We assume that the below declared pointers
//point to the correct
//hardware addresses
unsigned int const volatile *status_reg;
unsigned char const volatile *recv_reg;

#define CHAR_READ 0x01

int get_next_char()
{
    while((*status_reg & CHAR_READ) == 0);
    return *recv_reg;
}

希望这会有所帮助。

问候
桑迪潘·噶玛卡尔。