C語言中關鍵字auto、static、register、extern、volatile、restrict的作用

阿新 • • 發佈：2019-01-20

（1）：auto關鍵字在C語言中只有一個作用，那就是修飾區域性變數。
（2）：auto修飾區域性變數，表示這個區域性變數時自動區域性變數，自動區域性變數分配在棧上。（既然是分配在棧上，說明他如果不初始化的話那麼值就是隨機的....）
（3）：平時定義區域性變數時就是定義的auto的，只是省略了auto關鍵字而已。可見，auto的區域性變數其實就是預設定義的普通的區域性變數。

static：
（1）：static關鍵字在C語言中有2種用法，而且這兩種用法彼此沒有關聯、完全獨立的。其實當年本應該多發明一個關鍵字，但是C語言的作者覺得關鍵字太多不好管理，於是給static增加了一種用法，導致static一個關鍵字居然有兩種截然不同的含義。
（2）：static的第一種用法是：用來修飾區域性變數，形成靜態區域性變數。靜態區域性變數和非靜態區別變數的區別。本質區別是儲存類不同（儲存類不
同就衍生出很多不同）：非靜態區域性變數儲存在棧上（auto），而靜態區域性變數分配在資料段或者是bss段。如果顯示初始化為0則在資料段，如果沒有
顯示初始化為0則存在BSS段。
（3）：static的第二種用法是：用來修飾全域性變數，形成靜態全域性變數。靜態全域性變數和非靜態全域性變數的區別。區別是在連線屬性不同。
分析：
（1）：靜態區域性變數在儲存類方面和全域性變數一樣。
（2）：靜態區域性變數在生命週期方面和全域性變數一樣。
（3）：靜態區域性變數和全域性變數的區別是：作用域、生命週期。靜態區域性變數作用域是程式碼塊作用域（和普通區域性變數是一樣的）、連線屬性
是無連線；全域性變數作用域是檔案作用域（和函式的作用域是一樣的）、連線屬性方面是外連線。

register：
（1）：register關鍵字不常用，也只有一個作用，那就是：用register修飾的變數編譯器會盡量把它分配子暫存器中。（平時分配的一般變數都是在記憶體中）。分配在暫存器中用法是一樣的，但是讀寫效率會高很多。所以說register修飾的變數用在那種變數被反覆高頻率的使用，通過改善這個變數的訪問詳聊可以極大的提升程式執行效率。所以說regis是一種極致提升程式執行效率的手段。
（2）：在uboot中用到了一個register型別的變數，gd這個變數是用來存uboot的全域性變數的（gd就是global data）。因為這個全域性變數在整個uboot中到處都被訪問，所以定義成register的。
（3）：平常寫程式碼要被定義成register這種情況很少，一般慎用。
（4）：register編譯器只能承諾儘量將register修飾的變數放在暫存器中，但是不保證一定放在暫存器中。主要原因是因為暫存器數量有限，不一定有用。

extern：
（1）：extern主要用來宣告全域性變數，宣告的目的主要是在a.c中定義全域性變數而在b.c中使用該變數。
（2）：C語言中沖虛的編譯時以單個.C檔案為單位的，因此在編譯a.c時只考慮a.c中的內容（不會考慮b.c的內容），這就是導致a.c中使用了b.c中定義的變數時在編譯時報錯。解決方案是宣告。
（3）：應該在a.c中使用此變數之前先宣告，宣告就是告訴a.c我在別的檔案中定義了該變數，並且它的原型和宣告的一樣，將來在連線的時候聯結器會在別的.o檔案中找到這個同名變數。此變數在a.c中宣告的時候不能夠加初始化。

volatile：
（1）：volatile字面意思就是可變的、易變的。C語言中volatile用來修飾一個變數，表示這個變數，表示這個變數可以被編譯器之外的東西改變。編譯器之內的意思是變數值的改變是程式碼的作用，編譯器之外的改變不是程式碼造成的，或者不是當前程式碼造成的，編譯器在編譯當前程式碼時無法預知。譬如說在中斷處理程式isr中更改了這個變數的值，譬如說多執行緒中別的執行緒更改了這個變數的值，譬如說硬體自動更改了這個變數的值（一般這個變數是一個暫存器的值）。
（2）：以上說的三種情況（中斷isr中引用的變數，多執行緒中公用的變數，硬體會更改的變數）都是我們編譯器在編譯時無法預知的更改，此時我們應該使用volatile告訴編譯器，這個變數屬於這種情況--可變的、易變的。編譯器在遇到volatile修飾的變數時就不會丟該變數的訪問進行優化，就不會出現錯誤。

（3）：編譯器的優化在一般情況下非常好，可以幫助提升程式效率。但是特殊情況（volatile）除外。比如說a=3；b=a；c=b；在無優化的情況下記憶體要讀三次、寫三次；如果有優化的話：記憶體讀一次，寫三次就可以了優化成a=b=c=3。如果在執行a=3之後程式中斷來臨，此時將a=10；那麼中斷結束後：b的值為10（編譯器未優化），b=3（編譯器優化）。此時優化會帶來錯誤，並且這種錯誤很難被發現。
如果定義變數時變數會被中斷等改變，則需要宣告成volatile。
（4）：volatile是程式猿意識到需要volatile然後在定義變數時加上了volatile。如果你遇到了應該加volatile的情況而沒有加程式可能會被錯誤的優化。如果不應該加volatile而加了的情況程式不會出錯，知識降低了效率。所以我們對於volatile的態度應該是：正確區分，該加的時候加，不加的時候不加，如果不能確定該不該加，為了保險起見就加上。

restrict
（1）：在C99中才支援的，所以很多延續了c89的編譯器是不支援restrict。gcc支援。
（2）：restrict也是和編譯器的行為特徵有關的。
（3）：只用來修飾指標，不能修飾普通變數。概括的說，關鍵字restrict只用於限定指標；該關鍵字用於告知編譯器，所有修改該指標所指向內容的操作全部都是基於(base on)該指標的，即不存在其它進行修改操作的途徑；這樣的後果是幫助編譯器進行更好的程式碼優化，生成更有效率的彙編程式碼。
舉個例子：
int fuc1（int *x，int *y）
{
*x = 0;
*y = 1;
return *x;
}
很顯然函式fuc1()的返回值是0，除非引數x和y的值相同。可以想象，99％的情況下該函式都會返回0而不是1。然而編譯起必須保證生成100%正確的程式碼，因此，編譯器不能將原有程式碼替換成下面的更優版本.
int fuc1(int* x, int* y)
{
*x = 0;
*y = 1;
return 0;
}
如果加上了restrict關鍵字的話：
int fuc1（restrict int *x，restrict int *y）
{
*x = 0;
*y = 1;
return *x;
}
此時，由於指標 x 是修改 *x的唯一途徑，編譯起可以確認 “*y=1; ”這行程式碼不會修改 *x的內容，因此可以安全的優化為
int fuc1（restrict int* x,restrict int* y)
{
*x = 0;
*y = 1;
return 0;
}

C語言中關鍵字auto、static、register、extern、volatile、restrict的作用

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C語言中關鍵字static、extern和auto的作用總結

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