const 和 const 之间的区别常量易失性

Question

如果每次更新新值时我们都将变量声明为易失性
如果我们将变量声明为 const 那么该变量的值将不会改变

然后 const volatile int temp;
如上声明变量 temp 有什么用？
如果我们声明为 const int temp 会发生什么？

Answer 1

标记为 const volatile 的对象将不允许被代码更改（由于 const 限定符将引发错误） - 至少通过该特定名称/指针。

限定符的 易失性 部分意味着编译器无法优化或重新排序对对象的访问。

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，但写入没有意义（或者写入可能会出错）。

串行端口的状态寄存器就是一个例子。各个位将指示字符是否正在等待读取，或者发送寄存器是否准备好接受新字符（即，它为空）。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（取决于特定的硬件规格），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 - 使用先前读取的缓存值不会'不会告诉您硬件状态的变化。

一个简单的例子：

unsigned int const volatile *status_reg; // assume these are assigned to point to the 
unsigned char const volatile *recv_reg;  //   correct hardware addresses


#define UART_CHAR_READY 0x00000001

int get_next_char()
{
    while ((*status_reg & UART_CHAR_READY) == 0) {
        // do nothing but spin
    }

    return *recv_reg;
}

如果这些指针没有被标记为易失性，则可能会出现几个问题：

• while 循环测试可能只读取状态寄存器一次，因为编译器可以假设它指向的任何内容都会永远不会改变（while 循环测试或循环本身没有任何东西可以改变它）。如果在 UART 硬件中没有字符等待时输入该函数，则可能会陷入无限循环，即使接收到字符也不会停止。
• 编译器可以将接收寄存器的读取移至 while 循环之前 - 再次因为函数中没有任何内容表明 *recv_reg 被循环更改，所以没有理由不能在进入循环之前读取。

易失性 限定符确保编译器不会执行这些优化。

Answer 2

• 易失性会告诉编译器不要优化与变量相关的代码，通常是当我们知道它可以从“外部”（例如另一个线程）更改时。
• const会告诉编译器禁止程序修改变量的值。
• const volatile 是一个非常特殊的东西，你可能会在你的生活中看到它被使用了 0 次（tm）。正如所料，这意味着程序无法修改变量的值，但可以从外部修改该值，因此不会对变量执行优化。

Answer 3

这并不是因为该变量是 const，所以它在两个序列点之间可能没有改变。

常量是你做出的不改变值的承诺，而不是值不会改变。

Answer 4

在 C 中，const 和 volatile 是类型限定符，并且这两个是独立的。

基本上，const 意味着该值不能由程序修改。

易失性意味着该值会突然发生变化（可能来自程序外部）。

事实上，C 标准给出了一个有效声明的示例，该声明既是 const 又是 volatile。示例为：

extern const volatile int real_time_clock;

，其中 real_time_clock 可以由硬件修改，但不能分配、递增或递减。

所以我们应该已经分别对待 const 和 volatile 了。这些类型限定符也可以应用于 struct、union、enum 和 typedef。

Answer 5

我需要在嵌入式应用程序中使用它，其中一些配置变量位于可由引导加载程序更新的闪存区域中。这些配置变量在运行时是“常量”，但是如果没有 volatile 限定符，编译器会优化这样的东西...

cantx.id = 0x10<<24 | CANID<<12 | 0;

...通过预先计算常量值并使用立即汇编指令，或者从附近的位置加载常量，所以对配置闪存区域中原始 CANID 值的任何更新都将被忽略。 CANID 必须是常量易失性的。

Answer 6

您可以同时使用 const 和 易失性。例如，如果0x30被假定为端口的值
仅由外部条件改变，以下声明将防止任何可能性
意外副作用：

const volatile char *port = (const volatile char *)0x30;

Answer 7

const表示该变量不能被c代码修改，而不是不能改变。这意味着没有指令可以写入该变量，但它的值仍然可能会改变。

易失性意味着变量可能随时改变，因此不能使用缓存的值；对变量的每次访问都必须执行到其内存地址。

由于问题被标记为“嵌入式”，并且假设 temp 是用户声明的变量，而不是与硬件相关的寄存器（因为这些寄存器通常在单独的 .h 文件中处理），请考虑：

一个嵌入式处理器，它既有易失性读写数据存储器（RAM），也有非易失性只读数据存储器，例如冯诺依曼架构中的FLASH存储器，其中数据和程序空间共享公共数据和地址总线。

如果你声明const temp有一个值（至少不等于0），编译器会将该变量分配给FLASH空间中的一个地址，因为即使它被分配给一个RAM地址，它仍然需要FLASH存储器来存储变量的初始值，这使得RAM地址浪费空间，因为所有操作都是只读的。

因此：

int temp;是一个存储在 RAM 中的变量，在启动 (cstart) 时初始化为 0，可以使用缓存的值。

const int temp;是存储在（只读）FLASH 中的变量，在编译时初始化为 0，可以使用缓存的值。

volatile int temp;是一个存储在RAM中的变量，在启动（cstart）时初始化为0，缓存的值将不会被使用。

const volatile int temp; 是一个存储在（只读）FLASH 中的变量，在编译时初始化为 0，不会使用缓存的值

这里是有用的部分：

现在大多数嵌入式处理器都有能力通过特殊功能模块对其只读非易失性存储器进行更改，在这种情况下，const int temp 可以在运行时更改，但不能直接更改。换句话说，函数可以修改存储 temp 的地址处的值。

一个实际的示例是使用 temp 作为设备序列号。嵌入式处理器第一次运行时，temp 将等于 0（或声明值），函数可以使用此事实在生产期间运行测试，如果成功，则要求分配一个序列号number 并通过特殊函数修改 temp 的值。一些处理器具有特殊的地址范围和 OTP（一次性可编程）内存。

但区别在于：

如果 const int temp 是一个可修改的 ID，而不是一次性可编程序列号，并且未声明 易失性，则可能会使用缓存值直到下次启动，这意味着新的 ID 可能直到下次重新启动才有效，或者更糟糕的是，某些功能可能会使用新值，而其他功能可能会使用旧的缓存值，直到重新启动。
如果 const int temp 声明为 voltaile，则 ID 更改将立即生效。

Answer 8

简单来说，
“const volatile”变量中的值不能以编程方式修改，但可以通过硬件修改。这里的易失性是为了防止任何编译器优化。

Answer 9

当我们不希望程序更改变量时，我们对变量使用“const”关键字。然而，当我们声明变量“const volatile”时，我们是在告诉程序不要更改它，并且告诉编译器该变量可能会因来自外部世界的输入而被意外更改。