C++關鍵字：mutable、volatile、explicit以及__based

mutable關鍵字

   關鍵字mutable是C＋＋中一個不常用的關鍵字,他只能用於類的非靜態和非常量數據成員我們知道一個對象的狀態由該對象的非靜態數據成員決定,所以隨着數據成員的改變,對像的狀態也會隨之發生變化!

如果一個類的成員函數被聲明爲const類型,表示該函數不會改變對象的狀態,也就是該函數不會修改類的非靜態數據成員.但是有些時候需要在該類函數中對類的數據成員進行賦值.這個時候就需要用到mutable關鍵字了

例如:

1class Demo
2{
3public:
4    Demo(){}
5~Demo(){}
6public:
7bool getFlag() const
8{
9        m_nAccess＋＋;
10return m_bFlag;
11    }
12private:
13int  m_nAccess;
14bool m_bFlag;
15};
16
17int main()
18{
19return0;
20}
21

編譯上面的代碼會出現 error C2166: l-value specifies const object的錯誤說明在const類型的函數中改變了類的非靜態數據成員.這個時候需要使用mutable來修飾一下要在const成員函數中改變的非靜態數據成員

m_nAccess,代碼如下:

1class Demo
2{
3public:
4    Demo(){}
5~Demo(){}
6public:
7bool getFlag() const
8{
9        m_nAccess＋＋;
10return m_bFlag;
11    }
12private:
13    mutable int  m_nAccess;
14bool m_bFlag;
15};
16
17int main()
18{
19return0;
20}
21

這樣再重新編譯的時候就不會出現錯誤了!

volatile關鍵字

volatile是c/c＋＋中一個鮮爲人知的關鍵字,該關鍵字告訴編譯器不要持有變量的臨時拷貝,它可以適用於基礎類型

如：int,char,long......也適用於C的結構和C＋＋的類。當對結構或者類對象使用volatile修飾的時候，結構或者類的所有成員都會被視爲volatile.使用volatile並不會否定對CRITICAL_SECTION,Mutex,Event等同步對象的需要

例如：

1int i;
2i = i ＋ 3;

無論如何，總是會有一小段時間，i會被放在一個寄存器中，因爲算術運算只能在寄存器中進行。一般來說，volatitle關鍵字適用於行與行之間，而不是放在行內。

我們先來實現一個簡單的函數，來觀察一下由編譯器產生出來的彙編代碼中的不足之處，並觀察volatile關鍵字如何修正這個不足之處。在這個函數體內存在一個busy loop(所謂busy loop也叫做busy waits,是一種高度浪費CPU時間的循環方法)

1void getKey(char* pch)
2{
3while (*pch ==0);
4}

當你在VC開發環境中將最優化選項都關閉之後，編譯這個程序，將獲得以下結果(彙編代碼)

1;       while (*pch ==0)
2$L27
3 ; Load the address stored in pch
4 mov eax, DWORD PTR _pch$[ebp]
5 ; Load the character into the EAX register
6 movsx eax, BYTE PTR [eax]
7 ; Compare the value to zero
8 test eax, eax
9 ; If not zero, exit loop
10 jne $L28
11 ;
12 jmp $L27
13$L28
14;}

這段沒有優化的代碼不斷的載入適當的地址，載入地址中的內容，測試結果。效率相當的低，但是結果非常準確現在我們再來看看將編譯器的所有最優化選項開關都打開以後，重新編譯程序，生成的彙編代碼，和上面的代碼

比較一下有什麼不同

1;{
2 ; Load the address stored in pch
3 mov eax, DWORD PTR _pch$[esp-4]
4 ; Load the character into the AL register
5 movsx al, BYTE PTR [eax]
6; while (*pch ==0)
7 ; Compare the value in the AL register to zero
8 test al, al
9 ; If still zero, try again
10 je SHORT $L84
11 ;
12;}

從代碼的長度就可以看出來，比沒有優化的情況要短的多。需要注意的是編譯器把MOV指令放到了循環之外。這在單線程中是一個非常好的優化，但是，在多線程應用程序中，如果另一個線程改變了變量的值，則循環永遠不會結束。被測試的值永遠被放在寄存器中，所以該段代碼在多線程的情況下，存在一個巨大的BUG。解決方法是重新

寫一次getKey函數，並把參數pch聲明爲volatile,代碼如下：

1void getKey(volatilechar* pch)
2{
3while (*pch ==0) ;
4}

這次的修改對於非最優化的版本沒有任何影響，下面請看最優化後的結果：

1;{
2 ; Load the address stored in pch
3 mov eax, DWORD PTR _pch$[esp-4]
4;       while (*pch ==0)
5$L84:
6 ; Directly compare the value to zero
7 cmp BYTE PTR [eax], 0
8 ; If still zero, try again
9 je SHORT $L84
10 ;
11;}

這次的修改結果比較完美，地址不會改變，所以地址聲明被移動到循環之外。地址內容是volatile,所以每次循環之中它不斷的被重新檢查。把一個const volatile變量作爲參數傳遞給函數是合法的。如此的聲明意味着函數不能改變變量的值，但是變量的值卻可以被另一個線程在任何時間改變掉。

explicit關鍵字

我們在編寫應用程序的時候explicit關鍵字基本上是很少使用,它的作用是"禁止單參數構造函數"被用於自動型別轉換,其中比較典型的例子就是容器類型,在這種類型的構造函數中你可以將初始長度作爲參數傳遞給構造函數.

例如:

你可以聲明這樣一個構造函數

1class Array
2{
3public:
4explicit Array(int size);
5
6};

在這裏explicit關鍵字起着至關重要的作用,如果沒有這個關鍵字的話,這個構造函數有能力將int轉換成Array.一旦這種情況發生,你可以給Array支派一個整數值而不會引起任何的問題,比如:

1Array arr;
2
3arr =40;

此時,C＋＋的自動型別轉換會把40轉換成擁有40個元素的Array,並且指派給arr變量,這個結果根本就不是我們想要的結果.如果我們將構造函數聲明爲explicit,上面的賦值操作就會導致編譯器報錯,使我們可以及時發現錯誤.需要注意的是:explicit同樣也能阻止"以賦值語法進行帶有轉型操作的初始化";

例如:

1Array arr(40);//正確
2Array arr =40;//錯誤

看一下以下兩種操作:

1X x;
2Y y(x);//顯式類型轉換

另一種

1X x;
2Y y = x;//隱式類型轉換

這兩種操作存在一個小小的差別,第一種方式式通過顯式類型轉換,根據型別x產生了型別Y的新對象;第二種方式通過隱式轉換產生了一個型別Y的新對象.explicit關鍵字的應用主要就是上面所說的構造函數定義種,參考該關鍵字的應用可以看看STL源代碼,其中大量使用了該關鍵字

   __based關鍵字

該關鍵字主要用來解決一些和共享內存有關的問題,它允許指針被定義爲從某一點開始算的32位偏移值,而不是內存種的絕對位置

舉個例子:

1typedef struct tagDEMOSTRUCT {
2int a;
3char sz[10];
4} DEMOSTRUCT, * PDEMOSTRUCT;
5
6HANDLE hFileMapping = CreateFileMapping();
7LPVOID lpShare = (LPDWORD)MapViewOfFile();
8
9DEMOSTRUCT __based(lpShare)* lpDemo;
10

   上面的例子聲明瞭一個指針lpDemo,內部儲存的是從lpShare開始的偏移值,也就是lpDemo是以lpShare爲基準的偏移值.

上面的例子種的DEMOSTRUCT只是隨便定義的一個結構,用來代表任意的結構.

雖然__based指針使用起來非常容易,但是,你必須在效率上付出一定的代價.每當你用__based指針處理數據,CPU都必須爲它加上基地址,才能指向真正的位置.