12.5.2 volatile类型限定符

volatile 限定符告知计算机，代理（⽽不是变量所在的程序）可以
改变该变量的值。通常，它被⽤于硬件地址以及在其他程序或同时运
⾏的线程*享数据。例如，⼀个地址上可能储存着当前的时钟时
间，⽆论程序做什么，地址上的值都随时间的变化⽽改变。或者⼀个
地址⽤于接受另⼀台计算机传⼊的信息。
volatile的语法和const⼀样：
olatile int loc1;/* loc1 是⼀个易变的位置 */
volatile int * ploc; /* ploc 是⼀个指向易变的位置的指针 */
以上代码把loc1声明为volatile变量，把ploc声明为指向volatile变量
的指针。
读者可能认为volatile是个可有可⽆的概念，为何ANSI 委员把
volatile关键字放⼊标准？原因是它涉及编译器的优化。例如，假设有
下⾯的代码：
vall =x;
/* ⼀些不使⽤ x 的代码*/
val2 = x
智能的（进⾏优化的）编译器会注意到以上代码使⽤了两次 x，但
并未改变它的值。于是编译器把 x的值临时储存在寄存器中，然后在
val2需要使⽤x时，才从寄存器中（⽽不是从原始内存位置上）读取x的
值，以节约时间。这个过程被称为⾼速缓存（caching）。通常，⾼速
缓存是个不错的优化⽅案，但是如果⼀些其他代理在以上两条语句之
间改变了x的值，就不能这样优化了。如果没有volatile关键字，编译器
就不知道这种事情是否会发⽣。因此，为安全起⻅，编译器不会进⾏
⾼速缓存。这是在 ANSI 之前的情况。现在，如果声明中没有volatile
关键字，编译器会假定变量的值在使⽤过程中不变，然后再尝试优化
代码。
可以同时⽤const和volatile限定⼀个值。例如，通常⽤const把硬件
时钟设置为程序不能更改的变量，但是可以通过代理改变，这时⽤
volatile。只能在声明中同时使⽤这两个限定符，它们的顺序不重要，
如下所⽰：
volatile const int loc;
const volatile int * ploc;
12.5.3 restrict类型限定符
restrict 关键字允许编译器优化某部分代码以更好地⽀持计算。它
只能⽤于指针，表明该指针是访问数据对象的唯⼀且初始的⽅式。要
弄明⽩为什么这样做有⽤，先看⼏个例⼦。考虑下⾯的代码：
int ar[10];
int * restrict restar = (int *) malloc(10 * sizeof(int));
int * par = ar;
这⾥，指针restar是访问由malloc()所分配内存的唯⼀且初始的⽅
式。因此，可以⽤restrict关键字限定它。⽽指针par既不是访问ar数组
中数据的初始⽅式，也不是唯⼀⽅式。所以不⽤把它设置为restrict。
现在考虑下⾯稍复杂的例⼦，其中n是int类型：
for (n = 0; n < 10; n++)
{
par[n] += 5;
restar[n] += 5;
ar[n] *= 2;
par[n] += 3;
restar[n] += 3;
}
由于之前声明了 restar 是访问它所指向的数据块的唯⼀且初始的⽅
式，编译器可以把涉及 restar的两条语句替换成下⾯这条语句，效果相
同：
restar[n] += 8; /* 可以进⾏替换 */
但是，如果把与par相关的两条语句替换成下⾯的语句，将导致计
算错误：
par[n] += 8; / * 给出错误的结果 */
这是因为for循环在par两次访问相同的数据之间，⽤ar改变了该数
据的值。
在本例中，如果未使⽤restrict关键字，编译器就必须假设最坏的
情况（即，在两次使⽤指针之间，其他的标识符可能已经改变了数
据）。如果⽤了restrict关键字，编译器就可以选择捷径优化计算。
restrict 限定符还可⽤于函数形参中的指针。这意味着编译器可以
假定在函数体内其他标识符不会修改该指针指向的数据，⽽且编译器
可以尝试对其优化，使其不做别的⽤途。例如，C 库有两个函数⽤于
把⼀个位置上的字节拷⻉到另⼀个位置。在C99中，这两个函数的原型
是：
void * memcpy(void * restrict s1, const void * restrict s2, size_t n);
void * memmove(void * s1, const void * s2, size_t n);
这两个函数都从位置s2把n字节拷⻉到位置s1。memcpy()函数要求
两个位置不重叠，但是memove() 没有这样的要求。声明s1和s2为
restrict说明这两个指针都是访问相应数据的唯⼀⽅式，所以它们不能
访问相同块的数据。这满⾜了memcpy()⽆重叠的要求。memmove()函
数允许重叠，它在拷⻉数据时不得不更⼩⼼，以防在使⽤数据之前就
先覆盖了数据。
restrict 关键字有两个读者。⼀个是编译器，该关键字告知编译器
可以⾃由假定⼀些优化⽅案。另⼀个读者是⽤⼾，该关键字告知⽤⼾
要使⽤满⾜restrict要求的参数。总⽽⾔之，编译器不会检查⽤⼾是否
遵循这⼀限制，但是⽆视它后果⾃负。