volatile、extern、static关键字

一、volatile

volatile关键字用于告诉编译器，一个变量的值可能在程序执行期间以不可预见的方式发生变化，编译器不应对该变量进行优化。即：编译器不能对这个变量进行优化，必须每次都从内存中读取它的值，而不能缓存到寄存器中。

示例：

volatile int flag = 0;void check_flag() {while (!flag) {// 等待flag改变}// flag改变后继续执行
}

void check_flag()：这个函数是用来检查 flag 的值，如果 flag 为 0，函数会一直在 while 循环中等待，直到 flag 被修改为非零值。

{ // 等待flag改变 }：在这个循环体内没有任何操作，表示函数在等待 flag 发生改变。由于 flag 被声明为 volatile，每次检查 flag 的值时，都会从内存中读取最新的值，而不是使用寄存器中的缓存值。

常用于多线程编程：一个线程可能会改变 flag 的值，而另一个线程在 check_flag 函数中等待 flag 的改变。示例如下：

假设我们有两个线程：

线程1：负责执行某些操作，并在完成后将 flag 设置为1。
线程2：负责调用 check_flag 函数，等待 flag 的值变为1，然后继续执行。

#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>volatile int flag = 0;void* thread1_func(void* arg) {// 执行一些操作sleep(2); // 模拟操作延迟flag = 1; // 设置flagreturn NULL;
}void* thread2_func(void* arg) {check_flag(); // 等待flag改变printf("Flag has been set to 1, continuing...\n");return NULL;
}int main() {pthread_t thread1, thread2;pthread_create(&thread1, NULL, thread1_func, NULL);pthread_create(&thread2, NULL, thread2_func, NULL);pthread_join(thread1, NULL);pthread_join(thread2, NULL);return 0;
}

在这个示例中，线程2会一直等待，直到线程1将 flag 设置为1，然后线程2继续执行并打印消息。

总结来说，volatile 关键字确保 flag 的变化能被及时察觉到，避免编译器的优化导致程序逻辑错误。

二、 extern

extern关键字用于声明变量或函数是在另一个文件中定义的，并且可以在多个文件之间共享。它告诉编译器变量或函数的定义在其他地方。

跨文件变量：用于在多个源文件中共享全局变量。
函数声明：在头文件中声明函数，以便在其他源文件中调用。

变量声明示例：

// file1.c
int shared_variable = 10;// file2.c
extern int shared_variable;void function() {// 可以访问shared_variableshared_variable = 20;
}

函数声明示例：

// header.h
extern void shared_function(void);// file1.c
#include "header.h"
void shared_function() {// 函数实现
}// file2.c
#include "header.h"
void another_function() {shared_function(); // 调用共享函数
}

三、static

static关键字有多种用途，具体取决于它是用在变量、函数还是类成员上。

静态局部变量：在函数内声明的静态变量在函数调用之间保持其值，并且仅在第一次调用时初始化。
静态全局变量：在文件范围内声明的静态变量只能在该文件中访问（即具有文件范围）。
静态函数：静态函数只能在声明它的文件中访问。
类的静态成员（C++）：类的静态成员属于类，而不是类的任何实例。它们在所有实例间共享。

静态局部变量示例：

每次调用 counter 函数时，count 的值都会在上一次的基础上增加 1，并打印当前的 count 值。因此，第一次调用 count 为 1，第二次调用 count 为 2，以此类推。

void counter() {static int count = 0; // 只初始化一次count++;printf("Count: %d\n", count);
}

静态全局变量示例：

// file1.c
static int file_scope_variable = 0;void function() {file_scope_variable++;
}// file2.c
extern void function();void another_function() {function(); // 不能直接访问file_scope_variable
}

静态函数示例：

// file1.c
static void static_function() {// 仅在file1.c中可见
}void public_function() {static_function();
}

类的静态成员示例（C++）：

class MyClass {
public:// 类内静态成员变量声明static int static_member;static void static_method() {// 可以访问static_member}
};// 类外定义静态成员
int MyClass::static_member = 0;int main() {MyClass::static_member = 5;// 通过类名访问和修改静态成员变量MyClass::static_method();// 通过类名调用静态成员函数// 也可以通过对象访问静态成员变量和函数MyClass obj;obj.static_member = 10;obj.static_method();return 0;
}