C++中volatile和mutable的區別有哪些

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C++中修飾數據可變的關鍵字有三個：const、volatile和mutable。const比較好理解，表示其修飾的內容不可改變（至少編譯期不可改變），而volatile和mutable恰好相反，指示數據總是可變的。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。

mutable

mutable只能作用在類成員上，指示其數據總是可變的。不能和const 同時修飾一個成員，但能配合使用：const修飾的方法中，mutable修飾的成員數據可以發生改變，除此之外不應該對類/對象帶來副作用。

考慮一個mutable的使用場景：呼叫系統中存有司機(Driver)的信息，為了保護司機的隱私，司機對外展現的聯系號碼每隔五分鐘從空閑號碼池更新一次。根據需求，Driver類的實現如下偽代碼：

class Driver {
private:
 ...
 // real phone number
 string phone;
 // display phone number
 mutable 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方法中不允許對常規成員進行變動，但mutable成員不受此限制。對Driver類來說，其固有屬性（姓名、年齡、真實手機號等）未發生改變，符合const修飾。mutable讓一些隨時可變的展示屬性能發生改變，達到了靈活編程的目的。

volatile

volatile用于修飾成員或變量，指示其修飾對象可能隨時變化，編譯器不要對所修飾變量進行優化（緩存），每次取值應該直接讀取內存。由于volatile的變化來自運行期，其可以與const一起使用。兩者一起使用可能讓人費解，如果考慮場景就容易許多：CPU和GPU通過映射公用內存中的同一塊，GPU可能隨時往共享內存中寫數據。對CPU上的程序來說，const修飾變量一直是右值，所以編譯通過。但其變量內存中的值在運行期間可能隨時在改變，volatile修飾是正確做法。

在多線程環境下，volatile可用作內存同步手段。例如多線程爆破密碼：

volatile bool found = false;

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

在volatile的修飾下，每次循環都會檢查內存中的值，達到同步的效果。

需要注意的是，volatile的值可能隨時會變，期間會導致非預期的結果。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都是隨時可變的，所以上述代碼中的第一個a + b可能和第二個不同，導致出現非預期的結果。這種情況下，正確做法是將值賦予常規變量，然后再相乘：

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

總結

1. mutable只能用與類變量，不能與const同時使用；在const修飾的方法中，mutable變量數值可以發生改變；
2. volatile只是運行期變量的值隨時可能改變，這種改變即可能來自其他線程，也可能來自外部系統。

關于C++中volatile和mutable的區別有哪些就分享到這里了，希望以上內容可以對大家有一定的幫助，可以學到更多知識。如果覺得文章不錯，可以把它分享出去讓更多的人看到。