cast 中的中间指针必须是 "const qualified" - 为什么？

Question

在下面的代码中...

#include <stdlib.h>
#include <stdint.h>

extern void get_buffer_from_HW_driver(volatile uint32_t **p);

void getBuffer(volatile uint32_t **pp)
{
    // Write an address into pp, that is obtained from a driver
    // The underlying HW will be DMA-ing into this address,
    // so the data pointed-to by the pointer returned by this
    // call are volatile.
    get_buffer_from_HW_driver(pp);
}

void work()
{
    uint32_t *p = NULL;
    getBuffer((volatile uint32_t **)&p);
}

...编译器正确地检测到对 work 中 p 指向的数据的任何潜在访问都是危险的访问。按原样，代码指示编译器可以安全地发出优化掉对 *p 的重复读取访问的代码——这确实是错误的。

但奇怪的是，编译这段代码发出的警告...

$ gcc -c -Wall -Wextra -Wcast-qual constqual.c

...不会抱怨 volatile 的丢失 - 它建议使用 const:

constqual.c: In function ‘work’:
constqual.c:20:15: warning: to be safe all intermediate pointers in cast from 
                   ‘uint32_t ** {aka unsigned int **}’ to ‘volatile uint32_t ** 
                   {aka volatile unsigned int **}’ must be ‘const’ qualified
                   [-Wcast-qual]
 getBuffer((volatile uint32_t **)&p);
           ^

我看不出 const 在这里有什么意义。

P.S。请注意，按预期在 uint32_t *p 前面添加 volatile 可解决此问题。我的问题是为什么 GCC 推荐 const 而不是 volatile.

Answer 1

好吧，I raised a ticket in GCC's Bugzilla 关于这个……约瑟夫·迈尔斯 (Joseph Myers) 的回答简洁明了：

No, GCC is not confused. It's saying that it's type-safe to convert uint32_t ** to volatile uint32_t *const *, but not to convert it to volatile uint32_t *.

...他还添加了对 this part of the C FAQ 的引用。

不得不承认，我对此的第一反应是 "say what?"。我快速测试了该建议，更改代码以使其使用建议的声明（并强制转换）...

#include <stdlib.h>
#include <stdint.h>

extern void get_buffer_from_HW_driver(volatile uint32_t * const *p);
void getBuffer(volatile uint32_t * const *pp)
{
    // Write an address into pp, that is obtained from a driver
    // The underlying HW will be DMA-ing into this address,
    // so the data pointed-to by the pointer returned by this
    // call are volatile.
    get_buffer_from_HW_driver(pp);
}

void work()
{
    uint32_t *p = NULL;
    getBuffer((volatile uint32_t * const *)&p);
}

$ gcc -c -Wall -Wextra -Wcast-qual constqual.c

$

...事实上，不再有警告。

所以我继续阅读相关的常见问题解答 - 我想我对正在发生的事情有了更多的了解。通过添加 const 修饰符，我们传递的参数是 （从右到左读取，就像我们在这种 C 语法中应该做的那样）:

a pointer to a constant pointer (that will never change) that points to volatile data

这确实很好地映射了这里发生的事情：我得到一个指向易失性数据的指针，这是一个驱动程序提供的缓冲区 - 即我确实不允许更改，因为它来自驱动程序本身分配的预分配缓冲区列表。修改 get_buffer_from_HW_driver 返回的指针是没有意义的；不是我可以修改的，我只能照原样使用

我承认我真的很惊讶 C 的类型系统（增强了 -Wcast-qual 的非常强大的静态分析检查）实际上可以帮助保证这些语义。

非常感谢约瑟夫 - 我会将这个问题搁置几周，以防其他人想要详细说明。

P.S。补充一点：从现在开始，当有人声称 C 是一种简单的语言时，我想我会在这里指出他们。

cast 中的中间指针必须是 "const qualified" - 为什么？

Intermediate pointers in cast must be "const qualified" - why?

c

gcc

constants

volatile