return 关键字

不知道我们大家是否有一个疑惑：我们下载一个大型游戏软件，都要花几个小时去下载，但是一旦我们游戏连输，想要删除这个软件的时候，它仅仅只需要十几秒，这是为什么呢?今天我们就来带着这个疑惑，一起来解决这个问题。

计算机中，释放空间是否真的要将我们的数据全部清零?

在计算机中，释放空间并不一定要将其中的数据全部清零。释放空间，也就是删除文件，计算机并不会立即清零或删除文件的内容。实际上，计算机操作系统通常只是将这些文件对应的磁盘空间标记为可重用，然后在需要存储新的数据时将其覆盖。因此，即使删除了文件，它的内容可能仍然存在于硬盘或其他存储设备中，只要未被覆盖就可以恢复。

总结：当你删除一个文件时，计算机只需要简单地将文件所在的存储空间标记为可用，不需要进行实际的数据传输，因此删除数据的速度较快。

下面来看一段代码

#include <stdio.h>
char* show()
{
  char str[] = "hello world";
  return str;
}
int main()
{
  char* s = show();
  printf("%s\n", s);
  return 0;
}

这段代码主要涉及到两个问题：局部变量的生命周期和内存安全性。

首先，我们来看局部变量的生命周期。在函数 show() 中，变量 str 是定义在函数体内的局部变量。局部变量的生命周期只在函数体内，一旦函数执行完毕就会被销毁。因此，在 return str; 语句执行完毕之后，变量 str 所占用的内存空间就被释放了。

接着，我们看内存安全性的问题。在 show() 函数中，我们将作为返回值的变量 str 的地址返回给了调用者。由于变量 str 所在的内存空间已经被释放，因此返回的指针 s 指向的内存空间已经不再被保证安全。在 main() 函数中，我们调用了 printf() 函数输出了 s 所指向的内存空间中的字符串，由于该内存空间可能已经被其他程序或者系统使用，因此会导致未知的错误。这一点也是常说的“野指针”问题。

我们来详细了解一下其中的释放过程

总结：本代码中return语句不可返回指向"栈内存"的"指针"，因为该内存在函数体结束时被自动销毁。

这里很奇怪呀？我们刚刚不是说函数调用完后会释放栈帧，里面的数据x经过printf函数应该就会被覆盖，但是我们这里为什么还能打印它呢？ - 这里就要介绍一下return关键字

return 语句是 C 语言中的一个关键字，用于结束当前函数的执行并返回一个值或不返回值。在大多数情况下，return 语句用于向调用者返回一个函数执行结果。

return 语句有多种不同的用法和语法结构，其中最常见的用法是：

```

c return expression;

```

其中 expression 可以是一个常量、变量、表达式或者其他函数调用的返回值，这个值会成为函数的返回值被返回给调用者。

我们上面的代码返回的是x的值，函数栈帧内return关键字将x的值保存在寄存器中，通过寄存器将x的值带回给main函数中的y。如果是x的地址，它也会被返回，只不过不能打印其中的值。编译器会提出警告。

const 关键字

const是C语言中的一个关键字，它的作用是修饰变量，表示该变量的值是不可直接修改的。这意味着，使用const关键字声明的变量在程序运行期间一旦赋值就不能再被修改。const关键字可以用于修饰基本数据类型、结构体、指针等类型的变量。

使用const关键字有以下好处：

1. 程序的可读性更好，使用const关键字可以明确告诉其他程序员该变量是一个常量，不应该被修改。

2. 程序更加安全，使用const关键字可以避免在程序中意外地修改一个应该是常量的变量，提高了程序的健壮性。

3. 编译器可以利用const关键字优化程序，例如在一些情况下编译器可以将常量直接嵌入到代码中，提高了程序的执行效率。

const 修饰的只读变量 - - - 不可直接被修改！

不可以直接被修改，但可以被间接修改 - 通过地址进行修改

结论：const修饰的变量并非是真的不可被修改的常量。

const修饰的变量，可以作为数组定义的一部分吗？

const int n = 100;

int arr[n];

这里可以看我写的另一篇文章，里面有介绍到。

总结：在vs2013(标准C)下直接报错了，但是在gcc(GNU扩展)下，可以。但我们一切向标准看齐，不可以。

const只能在定义的时候直接初始化，不能二次赋值。为什么？

const关键字的作用是告诉编译器该变量是一个常量，不应该被修改。因此，使用const关键字声明的变量在程序运行期间一旦赋值就不能再被修改。

为了让编译器能够实现这个目标，const关键字在编译时会对该变量进行一些优化，使得该变量的值在程序运行期间不可修改。如果允许在程序运行期间对该变量进行二次赋值，那么编译器就无法保障该变量的值不会被修改，这与const关键字的含义相违背。

因此，const只能在定义的时候直接初始化，不能二次赋值的原因是为了保证程序的健壮性和安全性。如果确实需要在程序运行期间动态地修改一个变量的值，应该使用普通的变量而不是使用const修饰的变量。

const修饰指针

先来介绍一下左值和右值的概念

在计算机编程中，左值（lvalue）和右值（rvalue）是表达式的两种类型。

左值表示的是被赋值的对象，可以出现在“=”的左边，也可以在表达式的任何一个操作数中。左值可以出现在多个操作中，并且能够被改变。

右值表示的是一个可以赋值给左值的值，右值可以出现在表达式的任何一个操作数中，但是不能被改变。右值通常是一个临时值，用于计算表达式，并且当表达式执行完毕后，其值就会被丢弃。

指针变量也存在左值和右值。

在C语言中，指针是一种特殊的变量，它存储的是一个内存地址，可以用来访问那个地址中存储的数据。在定义指针变量时，我们可以使用const关键字来决定指针和指针指向的数据是否可以被修改。

1. const int* p;

这里的const作用于指针指向的数据，表示p指向的数据是不可修改的。也就是说，我们可以通过p指针读取这个常量数据，但是不能通过p指针修改这个数据。比如：p本身可以被修改（比如p++），但是p指向的int类型变量是不可修改的（比如*p=10是不合法的）。

2. int const* p;

这个定义和上面的定义是等价的，const关键字位置不同但含义相同。

3. int* const p;

这里的const作用于指针本身，表示p指针本身是不可修改的。也就是说，我们不能通过改变p指针的值来让它指向其他的地址，但是可以通过p指针修改这个地址中存储的数据。比如：p本身不可以被修改（比如p++是不合法的），但是p指向的int类型变量是可以被修改的（比如*p=10是合法的）。

4. const int* const p;

这个定义中有两个const关键字，一个作用于指针本身，一个作用于指针指向的数据。表示p指针本身和p指向的数据都是不可修改的，也就是说，p指针只能指向某一块地址，而且这块地址中存储的数据也不能被修改。比如：p本身不可以被修改（比如p++是不合法的），并且p指向的int类型变量也是不可修改的（比如*p=10是不合法的）。

const int* p1 = &a;

int* q1 = p1;

这里将const int*类型的指针p1赋值给了int*类型的指针q1，这样做是不安全的。因为p1指向的是一个不可修改的常量int类型变量，如果通过q1指针去修改p1所指向的变量，就会引发未定义行为。正确的做法是将指针类型强制转换为非const类型，即： int* q1 = (int*)p1;

int* const p2 = &b;

int* q2 = p2;

这里将int* const类型的指针p2赋值给int*类型的指针q2，这样做是安全的。因为p2指向的是一个可以修改的int类型变量，同时p2本身也是不可修改的。而且，将const类型的指针赋值给非const类型的指针也是安全的。所以这段代码是没有问题的，不需要做改动。

const修饰函数的参数

在C语言中，我们也可以使用const关键字来修饰函数的参数，这表示函数不会修改被修饰的参数的值。函数中的参数可以分为形参和实参，形参是函数中定义的变量，实参是函数调用时传递给函数的值。使用const关键字修饰形参时，表示函数中不能修改这个形参的值。如果函数试图修改被const修饰的形参，编译器会报错。

下面是一个使用const修饰函数参数的例子：

void print_array(const int* arr, int n)
{
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        printf("%d ", arr[i]);
    }
    printf("\n");
}
int main(void)
{
    int arr[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
    print_array(arr, 5);
    return 0;
}

在这个例子中，print_array函数的第一个参数是const int*类型，表示这个指针指向的是一段不可修改的内存，函数中不能修改这段内存对应的值。第二个参数是普通的int类型，表示数组的长度。在函数内部，我们使用了一个for循环来遍历数组，并使用printf函数打印数组中的每个元素。因为我们将第一个参数声明为const int*类型，所以在函数中不能修改这个指针所指向的值。如果函数尝试修改这个指针所指向的值，编译器会报错。

这有助于保护数组中的值不被意外修改，提高程序的健壮性。

函数在传参的时候有没有形成临时变量？

在C语言中，函数参数传递采用的是值传递或者地址传递方式。当我们调用函数时，会将实参的值复制一份，然后传递给函数，而函数中定义的形参则是一个新的变量。这个过程中，确实会生成一个临时变量来存储实参的值。

修饰函数返回值

#include <stdio.h>
//告诉编译器，告诉函数调用者，不要试图通过指针修改返回值指向的内容
const int* test()
{
  static int g_var = 100;
  return &g_var;
}
int main()
{
  int* p = test(); //有告警
  // warning C4090: “初始化”: 不同的“const”限定符
  //const int *p = test(); //需要用const int*类型接受
  *p = 200; //这样，【在语法/语义上】，限制了，不能直接修改函数的返回值
  printf("%d\n", *p);
  return 0;
}

这个代码段主要是为了演示如何通过const关键字来限制函数返回变量的修改。

首先，我们声明了一个名为test的函数，该函数返回一个指向静态int变量g_var的指针。在函数返回类型前加上const关键字，告诉编译器和调用者不要尝试通过指针修改返回值指向的内容，这个关键字可以保证函数返回值的安全性。

接下来，在main函数中，使用指针p来接收test函数的返回值。由于p是一个非常量指针，因此对p指向的内容进行修改不会引发编译器警告。但是，我们在这里试图通过指针p修改test函数返回的指向g_var的指针，这是不合法的。

为了避免这种情况，我们需要使用const int*类型来声明指针p，这样编译错误会在编译时抛出而不是在运行时出现。这种方法可以在语法/语义层面上防止对函数返回值的意外修改，保证程序的稳定性和安全性。

volatile关键字

在 C 语言中，关键字 volatile 用于告诉编译器某个变量的值可能随时会被意外地改变，因此编译器在操作该变量时不应该进行优化或者缓存。

volatile 的主要作用是：

1. 防止编译器针对该变量进行优化。由于编译器在处理代码时会尽可能地优化代码，包括对内存访问的优化，因此有时候编译器可能会把对某个变量的访问缓存到寄存器中，这样虽然可以提高速度，但可能会导致程序读取的不是最新的值。使用 volatile 关键字可以让编译器强制每次都重新从内存中获取该变量的值，避免了这种问题。

2. 保证程序正确处理约束条件。在一些特殊情况下，某个变量的值可能会因为外部因素（比如硬件中断或者运行环境等）改变，然而编译器并不能意识到这种情况。使用 volatile 关键字可以确保程序使用的是最新的值，从而能够正确处理约束条件。

#include <stdio.h>
int pass = 1;
int main()
{
  while (pass) { //思考一下，这个代码有哪些地方，编译器是可以优化的。
  }
  return 0;
}

从下面的汇编代码看，由于pass的值一直没有改变，编译器已经对代码进行处理，以及对内存进行优化，cpu的寄存器每次读取变量不需要直接从内存中获取，cpu读取值每次都是直接寄存器中读取，这样优化提高了运行速度。

汇编代码中，仅仅在42行将pass的值放入寄存器，之后再没有进行这样的操作，之后都是直接读取存储在寄存器的值，然后无限跳转，导致循环。