第 8 章 · 指针与 const 及限定符

const 是给编译器的「承诺」；restrict/volatile 是「优化提示」。

7.1 从右往左读 const

const 和指针结合，位置不同、意义不同。从变量名往左读最清楚：

const int *p;      // p 是「指向 const int 的指针」：指向的内容不能改
int const *p;      // 与上面完全相同（const 在 int 前后等价）
int *const p;      // p 是「const 指针」：指针本身不能改
const int *const p; // 指针和内容都不能改

声明	读作	能改 `*p`	能改 `p`
`const int *p`	指向常量的指针	否	是
`int *const p`	常量指针	是	否
`const int *const p`	指向常量的常量指针	否	否

int x = 1, y = 2;
const int *p = &x;   // 允许：用「只读视角」看 x
// *p = 10;          // 编译错误
p = &y;              // 指针本身可改

int *const q = &x;   // q 永远指向 x
*q = 10;             // 可改内容
// q = &y;           // 编译错误

const int *p 不代表 x 真是常量，只代表「通过 p 这个指针你不许写」；同一块内存可有只读/可写两个视角。

7.2 丢弃 const 是危险的

把 const 指针强转成非 const 再写，是典型的自欺欺人：

const int x = 10;
int *p = (int*)&x;   // 丢掉 const
*p = 20;             // 未定义行为（若 x 真在只读段，直接崩）

如果 x 是只读段/常量，写它是 UB，可能段错误。
即使侥幸没崩，编译器可能已经按「x 恒为 10」做了优化，*p = 20 后的行为完全不可预期。

7.3 函数参数用 const：接口即文档

只读参数写 const，是 C 里最实用的习惯——既防手滑，又是自文档：

void print(const char *s);          // 承诺不修改 s
void copy(char *dst, const char *src);  // 只改 dst，不改 src

这让调用者放心传字符串字面量，也让编译器能在只读段复用数据。

7.4 restrict：承诺「不别名」

restrict（C99）告诉编译器：这个指针指向的内存，只能通过这一个指针访问，没有别的指针和它指向同一块。编译器据此做激进优化。

void add(int n, int *restrict a, const int *restrict b) {
    for (int i = 0; i < n; i++) a[i] += b[i];
}

若 a、b 重叠（别名），restrict 就违背了，行为未定义。
效果：编译器可以并行/重排内存访问，不必每次写 a[i] 都担心影响 b[i] 的读。
典型收益在数值计算、memcpy（原型里 restrict 让编译器用 SIMD 批量拷贝）。

void *memcpy(void *restrict dest, const void *restrict src, size_t n);
// 注意：dest 和 src 重叠时该用 memmove，而不是 memcpy

7.5 volatile：每次都从内存读

volatile 和 const 相反——它告诉编译器：这个变量可能被「你之外的东西」改变，每次访问都必须真的读写内存，不许缓存进寄存器、不许省略。

volatile int *status = (int*)0x4000;  // 内存映射 IO 寄存器
while (*status == 0) { /* 忙等 */ }   // 每次循环都重新读内存

典型用途：

内存映射硬件寄存器（MMIO）：设备会自己改值。
信号处理器 / 多线程共享标志：sig_atomic_t + volatile。
setjmp/longjmp 之间被改的变量。

注意：volatile 不是线程同步工具，不保证原子性、不建内存屏障。多线程正确同步要用 _Atomic（C11）或锁，volatile 只是「别优化掉这次访问」。

7.6 限定符与指针的「内层/外层」

限定符也有层级，和指针层级对应：

int *volatile p;        // p 是 volatile 指针（指针本身易变）
volatile int *p;        // 指向 volatile int（指向的内容易变）
const int *const p;     // 指向 const 的 const 指针

7.7 与汇编 / 其他语言对照

汇编：const/restrict 是纯编译期概念，进汇编后消失，只影响优化；volatile 直接阻止优化，强制生成每次访问指令。
Java：final 类似 const（引用不可改绑，对象内容仍可变，类似 T *const）；没有 restrict 和 volatile 的对应物（Java 的 volatile 是内存屏障语义，完全不同）。
C++：const/volatile 语义与 C 相同，还有 constexpr；restrict 在 C++ 非标准，各家编译器用 __restrict。
Python：无类型系统层面的 const，纯靠约定（_name、NAME）。

const=「不许通过我写」；restrict=「只有我能访问」；volatile=「别优化、每次都读」。违约 = UB。