volatile的用法

还记得上一篇在介绍gcc的参数的时候有个超级难搞的-O参数吧。这个参数是设置编译优化的级别的。编译优化的一个假设是我们写的程序会贪婪无度的使用机器的资源,因此编译器会优化汇编代码,提升执行效率。但是带来的代价是可能会出现难以发现的逻辑错误。CPU是从寄存器中取出变量的值,寄存器中的值是从内存中读取出来的。正常情况下内存中的值发生了修改,把值拷贝到寄存器中。但是有可能发生这样一种情况,即内存中的值发生了改变,但寄存器中的副本没有被修改。原因就是编译器优化的时候,没有每次都从内存中读取值到寄存器,而是直接取了当前寄存器中值。看下面的例子:

static int i = 0;
int main(void)
{
    //...
    while(1)
    {
        if(i)
            dosomething();
    }
}
/*Interruptserviceroutine.*/
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。
 
再来一个更有趣的例子
#include<stdio.h>
void main(int argc,char *argv[])
{
    int i = 10;
    int a = i;
    printf("i=%d",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",b);
}
输出结果如下:
i = 10
i = 10
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<stdio.h>
void main(int argc,char *argv[])
{
    volatile int i = 10;
    int a = i;
    printf("i=%d",a);
    __asm
    {
    `    mov dword ptr[ebp-4],20h
    }
    int b = i;
    printf("i=%d",b);
}
分别在调试版本和release版本运行程序,输出都是:
i = 10
i = 32
volatile对应的变量可能在你的程序本身不知道的情况下发生改变,比如多线程的程序,共同访问的内存当中,多个程序都可以操纵这个变量。你自己的程序,是无法判定何时这个变量会发生变化。还比如,他和一个外部设备的某个状态对应,当外部设备发生操作的时候,通过驱动程序和中断事件,系统改变了这个变量的数值,而你的程序并不知道
对于volatile类型的变量,系统每次用到他的时候都是直接从对应的内存当中提取,而不会利用cache当中的原有数值,以适应它的未知何时会发生的变化,系统对这种变量的处理不会做优化——显然也是因为它的数值随时都可能变化的情况。
 
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有不同意义
posted @ 2016-04-11 15:09  CalvinWang  阅读(176)  评论(0编辑  收藏  举报