前言

C++中修飾數(shù)據(jù)可變的關(guān)鍵字有三個(gè)：const、volatile和mutable。const比較好理解，表示其修飾的內(nèi)容不可改變（至少編譯期不可改變），而volatile和mutable恰好相反，指示數(shù)據(jù)總是可變的。mutable和volatile均可以和const搭配使用，但兩者在使用上有比較大差別。

下面話不多說(shuō)了，來(lái)一起看看詳細(xì)的介紹吧

mutable

mutable只能作用在類(lèi)成員上，指示其數(shù)據(jù)總是可變的。不能和const 同時(shí)修飾一個(gè)成員，但能配合使用：const修飾的方法中，mutable修飾的成員數(shù)據(jù)可以發(fā)生改變，除此之外不應(yīng)該對(duì)類(lèi)/對(duì)象帶來(lái)副作用。

考慮一個(gè)mutable的使用場(chǎng)景：呼叫系統(tǒng)中存有司機(jī)(Driver)的信息，為了保護(hù)司機(jī)的隱私，司機(jī)對(duì)外展現(xiàn)的聯(lián)系號(hào)碼每隔五分鐘從空閑號(hào)碼池更新一次。根據(jù)需求，Driver類(lèi)的實(shí)現(xiàn)如下偽代碼：

class Driver {private:...// real phone numberstring phone;// display phone numbermutable string displayPhone;public:string getDisplayPhone() const {if (needUpdate()) {lock.lock();if (needUpdate()) {updateDisplayPhone(); // displayPhone在這里被改變}lock.unlock();}return displayPhone;}};

在上述代碼中，const方法中不允許對(duì)常規(guī)成員進(jìn)行變動(dòng)，但mutable成員不受此限制。對(duì)Driver類(lèi)來(lái)說(shuō)，其固有屬性（姓名、年齡、真實(shí)手機(jī)號(hào)等）未發(fā)生改變，符合const修飾。mutable讓一些隨時(shí)可變的展示屬性能發(fā)生改變，達(dá)到了靈活編程的目的。

volatile

volatile用于修飾成員或變量，指示其修飾對(duì)象可能隨時(shí)變化，編譯器不要對(duì)所修飾變量進(jìn)行優(yōu)化（緩存），每次取值應(yīng)該直接讀取內(nèi)存。由于volatile的變化來(lái)自運(yùn)行期，其可以與const一起使用。兩者一起使用可能讓人費(fèi)解，如果考慮場(chǎng)景就容易許多：CPU和GPU通過(guò)映射公用內(nèi)存中的同一塊，GPU可能隨時(shí)往共享內(nèi)存中寫(xiě)數(shù)據(jù)。對(duì)CPU上的程序來(lái)說(shuō)，const修飾變量一直是右值，所以編譯通過(guò)。但其變量?jī)?nèi)存中的值在運(yùn)行期間可能隨時(shí)在改變，volatile修飾是正確做法。

在多線程環(huán)境下，volatile可用作內(nèi)存同步手段。例如多線程爆破密碼：

volatile bool found = false;void run(string target) {while (!found) {// 計(jì)算字典口令的哈希if (target == hash) {found = true;break;}}}

在volatile的修飾下，每次循環(huán)都會(huì)檢查內(nèi)存中的值，達(dá)到同步的效果。

需要注意的是，volatile的值可能隨時(shí)會(huì)變，期間會(huì)導(dǎo)致非預(yù)期的結(jié)果。例如下面的例子求平方和：

double square(volatile double a, volatile double b) {return (a + b) * (a + b);}

a和b都是隨時(shí)可變的，所以上述代碼中的第一個(gè)a + b可能和第二個(gè)不同，導(dǎo)致出現(xiàn)非預(yù)期的結(jié)果。這種情況下，正確做法是將值賦予常規(guī)變量，然后再相乘：

double square(volatile double a, volatile double b) {double c = a + b;return c * c;}

一般說(shuō)來(lái)，volatile用在如下的幾個(gè)地方：

1. 中斷服務(wù)程序中修改的供其它程序檢測(cè)的變量需要加volatile；

2. 多任務(wù)環(huán)境下各任務(wù)間共享的標(biāo)志應(yīng)該加volatile；

3. 存儲(chǔ)器映射的硬件寄存器通常也要加volatile說(shuō)明，因?yàn)槊看螌?duì)它的讀寫(xiě)都可能有不同意義；

總結(jié)

mutable只能用與類(lèi)變量，不能與const同時(shí)使用；在const修飾的方法中，mutable變量數(shù)值可以發(fā)生改變；
volatile只是運(yùn)行期變量的值隨時(shí)可能改變，這種改變即可能來(lái)自其他線程，也可能來(lái)自外部系統(tǒng)。

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參考

https://en.cppreference.com/w/cpp/language/cv