谈谈volatile

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一直做汇编，做着嵌入式最底层的开发。最近，心血来潮，看起了C语言的书。看的过程中，就想谈谈volatile.

  在谭浩强的C语言书中没有谈到volatile这个类型修饰符。但是，做嵌入式开发，volatile是个极其重要的类型修饰符。

  volatile修饰以下几种类型的变量：

  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。

  为什么会这样呢？我在做汇编的时候，没有这个类型修饰符，也没有说要注意这么多，遇到这几种类型的变量，就要小心处理啊？

  其实这和编译器有关。不是C语言和汇编语言的区别。

  汇编语言是最贴近机器语言的，它的编译器就是将一条一条的指令转换为机器码。在汇编中，一切皆是地址。所以你对某个操作数进行操作时，都是具体到某个内存地址。

  在C语言中，C语言通过编译器编译解释为汇编。这过程中编译器会自作主张。我们来看一个例子：

XBYTE[2] = 0x55;

XBYTE[2] = 0x56;

XBYTE[2] = 0x57;       

XBYTE[2] = 0x58;

  如果对外部硬件，上述四条语句表示不同的操作（机器码不一样），会产生四种不同的动作。那么编译器会对上述四条语句进行优化，只处理XBYTE[2]=0x58，而忽略的前三条语句（即只产生一条机器代码）。

  这样的优化就会对于那些不经意间被操作系统、硬件、其他线程改变的变量是不利的，这些不经意的改变可能是在你的程序本身不知道的情况下改变的。所以，我们用volatile修饰这些变量，以防止编译器去优化，告诉编译器每次必须去内存中取值，而不是从寄存器或者缓存cathe。这样就适应它的未知何时会发生的变化。

  下面，我以“一个中断服务子程序中会访问到的非自动变量(Non-automatic variables)”为例，来说明一下。

  CPU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(1) dosomething();

   }       

  }

/* interrupt service routine */

void ISR_2(void)

{

  int i=1;

}

  在嵌入式实时系统中，希望中断处理子程序处理的事情越少越好。所以这里只是在中断发生的时候，有变量i标记一下。在主函数中检测i值变化，再dosomething。

  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，以后每次if判断都只使用这个寄存器里面的“i副本”，导致dosomething永远不会被调用。所以，此时该变量应该加上volatile，使得它每次被使用时，都从具体的存储单元取数。

 其实，上述的“多线程中被几个任务共享的变量”和中断是类似的原理。

 现在来深入分析下中断。我在做汇编的时候，就很有感触的。

 我在写汇编程序时，MAINLOOP中是死循环。中断是定时计数器的中断，在跑MAINLOOP时,TIMER也是在不断的计数的。我把它们想成两个任务，同时在做的。只不过一个是软件在做，一个是硬件在做的。但他们同时会改变某个变量。就应该用volatile修饰。

 写不来了，先写到这。