C中的volatile用法

zfyang_china

volatile 影響編譯器編譯的結(jié)果,指出，volatile 變量是隨時可能發(fā)生變化的，與volatile變量有關(guān)的運算，不要進(jìn)行編譯優(yōu)化，以免出錯，（VC++ 在產(chǎn)生release版可執(zhí)行碼時會進(jìn)行編譯優(yōu)化，加volatile關(guān)鍵字的變量有關(guān)的運算，將不進(jìn)行編譯優(yōu)化。）。
例如：
volatile int i=10;
int j = i;
...
int k = i;
volatile 告訴編譯器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，因而編譯器生成的可執(zhí)行碼會重新從i的地址讀取數(shù)據(jù)放在k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(jìn)行過操作，它會自動把上次讀的數(shù)據(jù)放在k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，不會出錯。
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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(shè)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(shè)備的硬件寄存器（如：狀態(tài)寄存器）
2) 一個中斷服務(wù)子程序中會訪問到的非自動變量(Non-automatic variables)
3) 多線程應(yīng)用中被幾個任務(wù)共享的變量
回答不出這個問題的人是不會被雇傭的。我認(rèn)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。搞嵌入式的家伙們經(jīng)常同硬件、中斷、RTOS等等打交道，所有這些都要求用到volatile變量。不懂得volatile的內(nèi)容將會帶來災(zāi)難。假設(shè)被面試者正確地回答了這是問題（嗯，懷疑是否會是這樣），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(yīng)該試圖去修改它。
2); 是的。盡管這并不很常見。一個例子是當(dāng)一個中服務(wù)子程序修該一個指向一個buffer的指針時。
3) 這段代碼有點變態(tài)。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(chǎn)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(jié)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;
}
位操作（Bit manipulation）
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嵌入式編程中經(jīng)常用到 volatile這個關(guān)鍵字，在網(wǎng)上查了下他的用法可以歸結(jié)為以下兩點：
一：告訴compiler不能做任何優(yōu)化
   比如要往某一地址送兩指令：
   int *ip =...; //設(shè)備地址
   *ip = 1; //第一個指令
   *ip = 2; //第二個指令
   以上程序compiler可能做優(yōu)化而成：
   int *ip = ...;
   *ip = 2;
   結(jié)果第一個指令丟失。如果用volatile, compiler就不允許做任何的優(yōu)化，從而保證程序的原意：
   volatile int *ip = ...;
   *ip = 1;
   *ip = 2;
   即使你要compiler做優(yōu)化，它也不會把兩次付值語句間化為一。它只能做其它的優(yōu)化。這對device driver程序員很有用。
二：表示用volatile定義的變量會在程序外被改變,每次都必須從內(nèi)存中讀取，而不能把他放在cache或寄存器中重復(fù)使用。
   如   volatile char a;   
        a=0;
       while(!a){
//do some things;   
       }   
       doother();
   如果沒有 volatile doother()不會被執(zhí)行


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