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[導讀] 一個定義為volatile的變量是說這變量可能會被意想不到地改變,這樣,編譯器就不會去假設這個變量的值了。精確地說就是,優(yōu)化器在用到這個變量時必須每次都小心地重新讀取這個變量的值,而不是使用保存

一個定義為volatile的變量是說這變量可能會被意想不到地改變,這樣,編譯器就不會去假設這個變量的值了。精確地說就是,優(yōu)化器在用到這個變量時必須每次都小心地重新讀取這個變量的值,而不是使用保存在寄存器里的備份。下面是volatile變量的幾個例子:

1). 并行設備的硬件寄存器(如:狀態(tài)寄存器)

2). 一個中斷服務子程序中會訪問到的非自動變量(Non-automatICvariables)

3). 多線程應用中被幾個任務共享的變量

回答不出這個問題的人是不會被雇傭的。我認為這是區(qū)分C程序員和嵌入式系統(tǒng)程序員的最基本的問題。嵌入式系統(tǒng)程序員經常同硬件、中斷、RTOS等等打交道,所用這些都要求volatile變量。不懂得volatile內容將會帶來災難。

假設被面試者正確地回答了這是問題(嗯,懷疑這否會是這樣),我將稍微深究一下,看一下這家伙是不是直正懂得volatile完全的重要性。

1). 一個參數(shù)既可以是const還可以是volatile嗎?解釋為什么。

2). 一個指針可以是volatile 嗎?解釋為什么。

3). 下面的函數(shù)有什么錯誤:

int square(volatile int *ptr)

{

return *ptr * *ptr;

}

下面是答案:

1). 是的。一個例子是只讀的狀態(tài)寄存器。它是volatile因為它可能被意想不到地改變。它是const因為程序不應該試圖去修改它。

2). 是的。盡管這并不很常見。一個例子是當一個中服務子程序修該一個指向一個buffer的指針時。

3). 這段代碼的有個惡作劇。這段代碼的目的是用來返指針*ptr指向值的平方,但是,由于*ptr指向一個volatile型參數(shù),編譯器將產生類似下面的代碼:

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該變,因此a和b可能是不同的。結果,這段代碼可能返不是你所期望的平方值!正確的代碼如下:

long square(volatile int *ptr)

{

int a;

a = *ptr;

return a * a;

}

volatile的本意是“易變的” 由于訪問寄存器的速度要快過RAM,所以編譯器一般都會作減少存取外部RAM的優(yōu)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中斷產生時,在main當中調用dosomething函數(shù),但是,由于編譯器判斷在main函數(shù)里面沒有修改過i,因此 可能只執(zhí)行一次對從i到某寄存器的讀操作,然后每次if判斷都只使用這個寄存器里面的“i副本”,導致dosomething永遠也不會被調用。如果將將變量加上volatile修飾,則編譯器保證對此變量的讀寫操作都不會被優(yōu)化(肯定執(zhí)行)。此例中i也應該如此說明。

一般說來,volatile用在如下的幾個地方:

1、中斷服務程序中修改的供其它程序檢測的變量需要加volatile;

2、多任務環(huán)境下各任務間共享的標志應該加volatile;

3、存儲器映射的硬件寄存器通常也要加volatile說明,因為每次對它的讀寫都可能由不同意義;

另外,以上這幾種情況經常還要同時考慮數(shù)據(jù)的完整性(相互關聯(lián)的幾個標志讀了一半被打斷了重寫),在1中可以通過關中斷來實

現(xiàn),2中可以禁止任務調度,3中則只能依靠硬件的良好設計了。

volatile的本意是“易變的”

由于訪問寄存器的速度要快過RAM,所以編譯器一般都會作減少存取外部RAM的優(yōu)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中斷產生時,在main當中調用dosomething函數(shù),但是,由于編譯器判斷在main函數(shù)里面沒有修改過i,因此

可能只執(zhí)行一次對從i到某寄存器的讀操作,然后每次if判斷都只使用這個寄存器里面的“i副本”,導致dosomething永遠也不會被

調用。如果將將變量加上volatile修飾,則編譯器保證對此變量的讀寫操作都不會被優(yōu)化(肯定執(zhí)行)。此例中i也應該如此說明。

一般說來,volatile用在如下的幾個地方:

1、中斷服務程序中修改的供其它程序檢測的變量需要加volatile;

2、多任務環(huán)境下各任務間共享的標志應該加volatile;

3、存儲器映射的硬件寄存器通常也要加volatile說明,因為每次對它的讀寫都可能由不同意義;

另外,以上這幾種情況經常還要同時考慮數(shù)據(jù)的完整性(相互關聯(lián)的幾個標志讀了一半被打斷了重寫),在1中可以通過關中斷來實

現(xiàn),2中可以禁止任務調度,3中則只能依靠硬件的良好設計了。

關鍵在于兩個地方:

1. 編譯器的優(yōu)化 (請高手幫我看看下面的理解)

在本次線程內, 當讀取一個變量時,為提高存取速度,編譯器優(yōu)化時有時會先把變量讀取到一個寄存器中;以后,再取變量值時,就直接從寄存器中取值;

當變量值在本線程里改變時,會同時把變量的新值copy到該寄存器中,以便保持一致

當變量在因別的線程等而改變了值,該寄存器的值不會相應改變,從而造成應用程序讀取的值和實際的變量值不一致

當該寄存器在因別的線程等而改變了值,原變量的值不會改變,從而造成應用程序讀取的值和實際的變量值不一致

舉一個不太準確的例子:

發(fā)薪資時,會計每次都把員工叫來登記他們的銀行卡號;一次會計為了省事,沒有即時登記,用了以前登記的銀行卡號;剛好一個員工的銀行卡丟了,已掛失該銀行卡號;從而造成該員工領不到工資

員工 -- 原始變量地址

銀行卡號 -- 原始變量在寄存器的備份

2. 在什么情況下會出現(xiàn)(如1樓所說)

1). 并行設備的硬件寄存器(如:狀態(tài)寄存器)

2). 一個中斷服務子程序中會訪問到的非自動變量(Non-automatic variables)

3). 多線程應用中被幾個任務共享的變量

補充: volatile應該解釋為“直接存取原始內存地址”比較合適,“易變的”這種解釋簡直有點誤導人;

“易變”是因為外在因素引起的,象多線程,中斷等,并不是因為用volatile修飾了的變量就是“易變”了,假如沒有外因,即使用volatile定義,它也不會變化;

而用volatile定義之后,其實這個變量就不會因外因而變化了,可以放心使用了; 大家看看前面那種解釋(易變的)是不是在誤導人

------------簡明示例如下:------------------

volatile關鍵字是一種類型修飾符,用它聲明的類型變量表示可以被某些編譯器未知的因素更改,比如:操作系統(tǒng)、硬件或者其它線程等。遇到這個關鍵字聲明的變量,編譯器對訪問該變量的代碼就不再進行優(yōu)化,從而可以提供對特殊地址的穩(wěn)定訪問。

使用該關鍵字的例子如下:

int volatile nVint;

>>>>當要求使用volatile 聲明的變量的值的時候,系統(tǒng)總是重新從它所在的內存讀取數(shù)據(jù),即使它前面的指令剛剛從該處讀取過數(shù)據(jù)。而且讀取的數(shù)據(jù)立刻被保存。

例如:

volatile int i=10;

int a = i;

...

//其他代碼,并未明確告訴編譯器,對i進行過操作

int b = i;

>>>>volatile 指出 i是隨時可能發(fā)生變化的,每次使用它的時候必須從i的地址中讀取,因而編譯器生成的匯編代碼會重新從i的地址讀取數(shù)據(jù)放在b中。而優(yōu)化做法是,由于編譯器發(fā)現(xiàn)兩次從i讀數(shù)據(jù)的代碼之間的代碼沒有對i進行過操作,它會自動把上次讀的數(shù)據(jù)放在b中。而不是重新從i里面讀。這樣以來,如果i是一個寄存器變量或者表示一個端口數(shù)據(jù)就容易出錯,所以說volatile可以保證對特殊地址的穩(wěn)定訪問。

>>>>注意,在vc6中,一般調試模式沒有進行代碼優(yōu)化,所以這個關鍵字的作用看不出來。下面通過插入匯編代碼,測試有無volatile關鍵字,對程序最終代碼的影響:

>>>>首先,用classwizard建一個win32 console工程,插入一個VoLTEst.cpp文件,輸入下面的代碼:

>>

#include

void main()

{

int i=10;

int a

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