volatile关键字

来源:互联网 发布:prtg交换机端口传感器 编辑:程序博客网 时间:2024/07/24 01:32
大多数计算机拥有一系列寄存器,其存取速度比计算机主存更快。好的编译程序能进行一种被称为“冗余装入和存储的删去”(redundant load and store removal)的优化,即编译程序会在程序中寻找并删去这样两类代码:一类是可以删去的从内存装入数据的指令,因为相应的数据已经被存放在寄存器中;另一种是可以删去的将数据存入内存的指令,因为相应的数据在再次被改变之前可以一直保留在寄存器中。volatile的本意是“易变的” 由于访问寄存器的速度要快过RAM,所以编译器一般都会作减少存取外部RAM的优化。比如:static int i=0;int main(void){...while (1){if (i) dosomething();}}/* Interrupt service routine. */void ISR_2(void){i=1;}程序的本意是希望ISR_2中断产生时,在main当中调用dosomething函数,但是,由于编译器判断在main函数里面没有修改过i,因此可能只执行一次对从i到某寄存器的读操作,然后每次if判断都只使用这个寄存器里面的“i副本”,导致dosomething永远也不会被调用。如果将将变量加上volatile修饰,则编译器保证对此变量的读写操作都不会被优化(肯定执行)。此例中i也应该如此说明。一般说来,volatile用在如下的几个地方:1、中断服务程序中修改的供其它程序检测的变量需要加volatile;2、多任务环境下各任务间共享的标志应该加volatile;3、存储器映射的硬件寄存器通常也要加volatile说明,因为每次对它的读写都可能由不同意义; volatile表示变量的内容可能在程序未知的情况下被改变比如,它对应的内存地址的内容被中断函数,或者其他的进程所改变这种类型的变量,程序执行的时候不会放到cache当中预取,而是每次用到的时候直接取得比如,你在c中间写这样的程序for (int i=0; i<100000;i++); 空循环,什么也不做这个东西就会被优化调,如果在int前面加入这个标记则不会被优化的,因为i每次的变化不一定++也虚在循环中间被别的程序所改变volatile 影响编译器编译的结果,指出,volatile 变量是随时可能发生变化的,与volatile变量有关的运算,不要进行编译优化,以免出错,(VC++ 在产生release版可执行码时会进行编译优化,加volatile关键字的变量有关的运算,将不进行编译优化。)。例如:volatile int i=10;int j = i;...int k = i;volatile 告诉编译器i是随时可能发生变化的,每次使用它的时候必须从i的地址中读取,因而编译器生成的可执行码会重新从i的地址读取数据放在k中。而优化做法是,由于编译器发现两次从i读数据的代码之间的代码没有对i进行过操作,它会自动把上次读的数据放在k中。而不是重新从i里面读。这样以来,如 果i是一个寄存器变量或者表示一个端口数据就容易出错,所以说volatile可以保证对特殊地址的稳定访问,不会出错。/**********************一个定义为volatile的变量是说这变量可能会被意想不到地改变,这样,编译器就不会去假设这个变量的值了。精确地说就是,优化器在用到这个变量时必须每次都小心地重新读取这个变量的值,而不是使用保存在寄存器里的备份。下面是volatile变量的几个例子:1) 并行设备的硬件寄存器(如:状态寄存器)2) 一个中断服务子程序中会访问到的非自动变量(Non-automatic variables)3) 多线程应用中被几个任务共享的变量回答不出这个问题的人是不会被雇佣的。我认为这是区分C程序员和嵌入式系统程序员的最基本的问题。搞嵌入式的家伙们经常同硬件、中断、RTOS等等打交道,所有这些都要求用到volatile变量。不懂得volatile的内容将会带来灾难。假设被面试者正确地回答了这是问题(嗯,怀疑是否会是这样),我将稍微深究一下,看一下这家伙是不是直正懂得volatile完全的重要性。1)一个参数既可以是const还可以是volatile吗?解释为什么。2); 一个指针可以是volatile 吗?解释为什么。3); 下面的函数有什么错误:int square(volatile int *ptr){return *ptr * *ptr;}下面是答案:1)是的。一个例子是只读的状态寄存器。它是volatile因为它可能被意想不到地改变。它是const因为程序不应该试图去修改它。2); 是的。尽管这并不很常见。一个例子是当一个中服务子程序修该一个指向一个buffer的指针时。3) 这段代码有点变态。这段代码的目的是用来返指针*ptr指向值的平方,但是,由于*ptr指向一个volatile型参数,编译器将产生类似下面的代码:int square(volatile int *ptr){int a,b;a = *ptr;b = *ptr;return a * b;}由于*ptr的值可能被意想不到地该变,因此a和b可能是不同的。结果,这段代码可能返不是你所期望的平方值!正确的代码如下:long square(volatile int *ptr){int a;a = *ptr;return a * a;}位操作(Bit manipulation)//*********************嵌入式编程中经常用到 volatile这个关键字,在网上查了下他的用法可以归结为以下两点:一:告诉compiler不能做任何优化 比如要往某一地址送两指令: int *ip =...; //设备地址 *ip = 1; //第一个指令 *ip = 2; //第二个指令 以上程序compiler可能做优化而成: int *ip = ...; *ip = 2; 结果第一个指令丢失。如果用volatile, compiler就不允许做任何的优化,从而保证程序的原意: volatile int *ip = ...; *ip = 1; *ip = 2; 即使你要compiler做优化,它也不会把两次付值语句间化为一。它只能做其它的优化。这对device driver程序员很有用。二:表示用volatile定义的变量会在程序外被改变,每次都必须从内存中读取,而不能把他放在cache或寄存器中重复使用。 如 volatile char a; a=0; while(!a){//do some things; } doother(); 如果没有 volatile doother()不会被执行 /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////下面是在VC6中的测试注意,在vc6中,一般调试模式没有进行代码优化,所以这个关键字的作用看不出来。下面通过插入汇编代码,测试有无volatile关键字,对程序最终代码的影响:首先用classwizard建一个win32 console工程,插入一个voltest.cpp文件,输入下面的代码:#include void main(){ int i=10; int a = i; printf("i= %d/n",a); //下面汇编语句的作用就是改变内存中i的值,但是又不让编译器知道 __asm { mov dword ptr [ebp-4], 20h } int b = i; printf("i= %d/n",b);}然后,在调试版本模式运行程序,输出结果如下:i = 10i = 32然后,在release版本模式运行程序,输出结果如下:i = 10i = 10输出的结果明显表明,release模式下,编译器对代码进行了优化,第二次没有输出正确的i值。下面,我们把 i的声明加上volatile关键字,看看有什么变化:#include void main(){ volatile int i=10; int a = i; printf("i= %d/n",a); __asm { mov dword ptr [ebp-4], 20h } int b = i; printf("i= %d/n",b);}分别在调试版本和release版本运行程序,输出都是:i = 10i = 32这说明这个关键字发挥了它的作用!
原创粉丝点击