【C语言】const、volatile、restrict、static四大关键字学习笔记

1. const — 常量修饰符

作用

• 修饰变量或指针指向内容为只读，防止修改。
• 提高代码安全性和可读性。

用法示例

const int a = 10;              // 只读变量
void func(const char *str);    // 函数不会修改 str 指向的数据
const char* getMessage(void);  // 返回只读字符串指针

特点

• 可以修饰变量、指针指向的数据、函数参数、返回值。
• 不能修饰函数本身。

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2. volatile — 易变修饰符

作用

• 表示变量可能被外部异步修改（硬件、中断、其他线程等）。
• 编译器禁止对其做优化，确保每次访问都从内存读取。

用法示例

volatile int flag;             // 可能被中断修改
void func(volatile int *p);    // 指针指向内容可能异步变动

特点

• 修饰变量、指针指向的数据、函数参数。
• 不能修饰函数本身。
• 不提供同步，仅保证访问不被优化。

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3. restrict — 指针限定符（C99）

作用

• 表示指针是访问其所指向内存的唯一指针。
• 允许编译器进行激进优化，提升性能。

用法示例

void copy(int * restrict dst, int * restrict src, int n);

特点

• 只能修饰指针变量。
• 程序员必须保证指针指向的内存不与其他指针重叠。
• 错误使用可能导致未定义行为。

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4. static — 存储类修饰符

作用

• 修饰变量：局部变量静态存储，生命周期贯穿程序，作用域限于定义位置。
• 修饰变量：全局变量限制文件内可见，防止外部访问。
• 修饰函数：限制函数只在当前文件可见，实现模块封装。

用法示例

// 局部静态变量，保持状态
void counter() {static int count = 0;count++;printf("%d\n", count);
}// 文件内私有全局变量
static int module_var = 100;// 文件内私有函数
static void helper() {// ...
}

特点

• 用于变量和函数。
• 增强封装性，防止符号冲突。

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5. 综合示例

// 文件内私有变量和函数
static int internal_counter = 0;static void incrementCounter(void) {internal_counter++;
}// 接口函数，参数为只读且唯一访问的指针，内容可能异步变动
void processData(const volatile int * restrict data, int size) {for (int i = 0; i < size; i++) {// 读取 data[i]，但不修改int val = data[i];// 处理 val ...}
}

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6. 总结对比

关键字	修饰对象	作用和意义	是否可修饰函数本身
const	变量、指针指向内容	数据只读，防止修改，提高安全和可读性	否
volatile	变量、指针指向内容	防止优化，保证每次访问内存，适合异步变化的数据	否
restrict	指针	指针唯一访问所指内存，允许激进优化	否
static	变量、函数	变量延长生命周期或限制可见性，函数限制文件作用域	是