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MUTABLE
mutalbe的中文意思是“可变的,易变的”,跟constant(既C++中的const)是反义词。 在C++中,mutable也是为了突破const的限制而设置的。被mutable修饰的变量,将永远处于可变的状态,即使在一个const函数中。 我们知道,如果类的成员函数不会改变对象的状态,那么这个成员函数一般会声明成const的。但是,有些时候,我们需要在const的函数里面修改一些跟类状态无关的数据成员,那么这个数据成员就应该被mutalbe来修饰。 下面是一个小例子:
| class ClxTest { public: void Output() const; }; void ClxTest::Output() const { cout << "Output for test!" << endl; } void OutputTest(const ClxTest& lx) { lx.Output(); } |
类ClxTest的成员函数Output是用来输出的,不会修改类的状态,所以被声明为const的。 函数OutputTest也是用来输出的,里面调用了对象lx的Output输出方法,为了防止在函数中调用其他成员函数修改任何成员变量,所以参数也被const修饰。 如果现在,我们要增添一个功能:计算每个对象的输出次数。如果用来计数的变量是普通的变量的话,那么在const成员函数Output里面是不能修改该变量的值的;而该变量跟对象的状态无关,所以应该为了修改该变量而去掉Output的const属性。这个时候,就该我们的mutable出场了——只要用mutalbe来修饰这个变量,所有问题就迎刃而解了。 下面是修改过的代码:
| class ClxTest { public: ClxTest(); ~ClxTest(); void Output() const; int GetOutputTimes() const; private: mutable int m_iTimes; }; ClxTest::ClxTest() { m_iTimes = 0; } ClxTest::~ClxTest() {} void ClxTest::Output() const { cout << "Output for test!" << endl; m_iTimes++; } int ClxTest::GetOutputTimes() const { return m_iTimes; } void OutputTest(const ClxTest& lx) { cout << lx.GetOutputTimes() << endl; lx.Output(); cout << lx.GetOutputTimes() << endl; } |
计数器m_iTimes被mutable修饰,那么它就可以突破const的限制,在被const修饰的函数里面也能被修改。
volatile
1. 为什么用volatile?
C/C++ 中的 volatile 关键字和 const 对应,用来修饰变量,通常用于建立语言级别的 memory barrier。这是 BS 在 "The C++ Programming Language" 对 volatile 修饰词的说明:
A volatile specifier is a hint to a compiler that an object may change its value in ways not specified by the language so that aggressive optimizations must be avoided.
volatile 关键字是一种类型修饰符,用它声明的类型变量表示可以被某些编译器未知的因素更改,比如:操作系统、硬件或者其它线程等。遇到这个关键字声明的变量,编译器对访问该变量的代码就不再进行优化,从而可以提供对特殊地址的稳定访问。声明时语法:int volatile vInt; 当要求使用 volatile 声明的变量的值的时候,系统总是重新从它所在的内存读取数据,即使它前面的指令刚刚从该处读取过数据。而且读取的数据立刻被保存。例如:
volatile 指出 i 是随时可能发生变化的,每次使用它的时候必须从 i的地址中读取,因而编译器生成的汇编代码会重新从i的地址读取数据放在 b 中。而优化做法是,由于编译器发现两次从 i读数据的代码之间的代码没有对 i 进行过操作,它会自动把上次读的数据放在 b 中。而不是重新从 i 里面读。这样以来,如果 i是一个寄存器变量或者表示一个端口数据就容易出错,所以说 volatile 可以保证对特殊地址的稳定访问。注意,在 VC 6 中,一般调试模式没有进行代码优化,所以这个关键字的作用看不出来。下面通过插入汇编代码,测试有无 volatile 关键字,对程序最终代码的影响:
输入下面的代码:
13 | mov dword ptr [ebp-4], 20h |
然后,在 Debug 版本模式运行程序,输出结果如下:
i = 10
i = 32
然后,在 Release 版本模式运行程序,输出结果如下:
i = 10
i = 10
输出的结果明显表明,Release 模式下,编译器对代码进行了优化,第二次没有输出正确的 i 值。下面,我们把 i 的声明加上 volatile 关键字,看看有什么变化:
10 | mov dword ptr [ebp-4], 20h |
分别在 Debug 和 Release 版本运行程序,输出都是:
i = 10
i = 32
这说明这个 volatile 关键字发挥了它的作用。其实不只是“内嵌汇编操纵栈”这种方式属于编译无法识别的变量改变,另外更多的可能是多线程并发访问共享变量时,一个线程改变了变量的值,怎样让改变后的值对其它线程 visible。一般说来,volatile用在如下的几个地方: 1) 中断服务程序中修改的供其它程序检测的变量需要加volatile; 2) 多任务环境下各任务间共享的标志应该加volatile; 3) 存储器映射的硬件寄存器通常也要加volatile说明,因为每次对它的读写都可能由不同意义;
2.volatile 指针
和 const 修饰词类似,const 有常量指针和指针常量的说法,volatile 也有相应的概念:
-
修饰由指针指向的对象、数据是 const 或 volatile 的:
注意:对于 VC,这个特性实现在 VC 8 之后才是安全的。 -
指针自身的值——一个代表地址的整数变量,是 const 或 volatile 的:
注意:(1) 可以把一个非volatile int赋给volatile int,但是不能把非volatile对象赋给一个volatile对象。
(2) 除了基本类型外,对用户定义类型也可以用volatile类型进行修饰。 (3) C++中一个有volatile标识符的类只能访问它接口的子集,一个由类的实现者控制的子集。用户只能用const_cast来获得对类型接口的完全访问。此外,volatile向const一样会从类传递到它的成员。
3. 多线程下的volatile
有些变量是用volatile关键字声明的。当两个线程都要用到某一个变量且该变量的值会被改变时,应该用volatile声明,该关键字的作用是防止优化编译器把变量从内存装入CPU寄存器中。如果变量被装入寄存器,那么两个线程有可能一个使用内存中的变量,一个使用寄存器中的变量,这会造成程序的错误执行。volatile的意思是让编译器每次操作该变量时一定要从内存中真正取出,而不是使用已经存在寄存器中的值,如下:
volatile BOOL bStop = FALSE; (1) 在一个线程中: while( !bStop ) { ... } bStop = FALSE; return; (2) 在另外一个线程中,要终止上面的线程循环: bStop = TRUE; while( bStop ); //等待上面的线程终止,如果bStop不使用volatile申明,那么这个循环将是一个死循环,因为bStop已经读取到了寄存器中,寄存器中bStop的值永远不会变成FALSE,加上volatile,程序在执行时,每次均从内存中读出bStop的值,就不会死循环了。 这个关键字是用来设定某个对象的存储位置在内存中,而不是寄存器中。因为一般的对象编译器可能会将其的拷贝放在寄存器中用以加快指令的执行速度,例如下段代码中:
explicit
c++中的explicit关键字用来修饰类的构造函数,表明该构造函数是显式的,既然有"显式"那么必然就有"隐式",那么什么是显示而什么又是隐式的呢?
如果c++类的构造函数有一个参数,那么在编译的时候就会有一个缺省的转换操作:将该构造函数对应数据类型的数据转换为该类对象,如下面所示:
class
MyClass { public
: MyClass( int
num ); } // .
MyClass obj = 10; //ok,convert int to MyClass
在上面的代码中编译器自动将整型转换为MyClass类对象,实际上等同于下面的操作: MyClass temp(10); MyClass obj = temp; 上面的所有的操作即是所谓的"隐式转换"。
如果要避免这种自动转换的功能,我们该怎么做呢?嘿嘿这就是关键字explicit的作用了,将类的构造函数声明为"显式",也就是在声明构造函数的时候前面添加上explicit即可,这样就可以防止这种自动的转换操作,如果我们修改上面的MyClass类的构造函数为显式的,那么下面的代码就不能够编译通过了,如下所示:
class
MyClass { public
: explicit MyClass( int
num ); } // .
MyClass obj = 10; //err,can't non-explict convert
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