詳解C中volatile關鍵字

2021-07-11 15:00:42 字數 1998 閱讀 3620

volatile提醒編譯器它後面所定義的變數隨時都有可能改變,因此編譯後的程式每次需要儲存或讀取這個變數的時候,都會直接從變數位址中讀取資料。如果沒有volatile關鍵字,則編譯器可能優化讀取和儲存,可能暫時使用暫存器中的值,如果這個變數由別的程式更新了的話,將出現不一致的現象。下面舉例說明。在dsp開發中,經常需要等待某個事件的觸發,所以經常會寫出這樣的程式:

short flag;

void test()

「memory」比較特殊,可能是內嵌彙編中最難懂部分。為解釋清楚它,先介紹一下編譯器的優化知識,再看c關鍵字volatile。最後去看該描述符。 

1、編譯器優化介紹 

記憶體訪問速度遠不及cpu處理速度,為提高機器整體效能,在硬體上引入硬體快取記憶體cache,加速對記憶體的訪問。另外在現代cpu中指令的執行並不一定嚴格按照順序執行,沒有相關性的指令可以亂序執行,以充分利用cpu的指令流水線,提高執行速度。以上是硬體級別的優化。再看軟體一級的優化:一種是在編寫**時由程式設計師優化,另一種是由編譯器進行優化。編譯器優化常用的方法有:將記憶體變數快取到暫存器;調整指令順序充分利用cpu指令流水線,常見的是重新排序讀寫指令。對常規記憶體進行優化的時候,這些優化是透明的,而且效率很好。由編譯器優化或者硬體重新排序引起的問題的解決辦法是在從硬體(或者其他處理器)的角度看必須以特定順序執行的操作之間設定記憶體屏障(memory barrier),linux 提供了乙個巨集解決編譯器的執行順序問題。 

void barrier(void)

這個函式通知編譯器插入乙個記憶體屏障,但對硬體無效,編譯後的**會把當前cpu暫存器中的所有修改過的數值存入記憶體,需要這些資料的時候再重新從記憶體中讀出。 

2、c語言關鍵字volatile

c語言關鍵字volatile(注意它是用來修飾變數而不是上面介紹的__volatile__)表明某個變數的值可能在外部被改變,因此對這些變數的訪問不能快取到暫存器,每次使用時需要重新訪問。該關鍵字在多執行緒環境下經常使用,因為在編寫多執行緒的程式時,同乙個變數可能被多個執行緒修改,而程式通過該變數同步各個執行緒,例如: 

dword __stdcall threadfunc(lpvoid signal)

該執行緒啟動時將intsignal 置為2,然後迴圈等待直到intsignal 為1 時退出。顯然intsignal的值必須在外部被改變,否則該執行緒不會退出。但是實際執行的時候該執行緒卻不會退出,即使在外部將它的值改為1,看一下對應的偽彙編**就明白了: 

mov ax,signal

label:

if(ax!=1)

goto label

對於c編譯器來說,它並不知道這個值會被其他執行緒修改。自然就把它cache在暫存器裡面。記住,c 編譯器是沒有執行緒概念的!這時候就需要用到volatile。volatile 的本意是指:這個值可能會在當前執行緒外部被改變。也就是說,我們要在threadfunc中的intsignal前面加上volatile關鍵字,這時候,編譯器知道該變數的值會在外部改變,因此每次訪問該變數時會重新讀取,所作的迴圈變為如下面偽碼所示: 

label:

mov ax,signal

if(ax!=1)

goto label

3、memory 

有了上面的知識就不難理解memory修改描述符了,memory描述符告知gcc: 

1)不要將該段內嵌彙編指令與前面的指令重新排序;也就是在執行內嵌彙編**之前,它前面的指令都執行完畢

2)不要將變數快取到暫存器,因為這段**可能會用到記憶體變數,而這些記憶體變數會以不可預知的方式發生改變,因此gcc插入必要的**先將快取到暫存器的變數值寫回記憶體,如果後面又訪問這些變數,需要重新訪問記憶體。

如果彙編指令修改了記憶體,但是gcc 本身卻察覺不到,因為在輸出部分沒有描述,此時就需要在修改描述部分增加「memory」,告訴gcc 記憶體已經被修改,gcc 得知這個資訊後,就會在這段指令之前,插入必要的指令將前面因為優化cache 到暫存器中的變數值先寫回記憶體,如果以後又要使用這些變數再重新讀取。 

使用「volatile」也可以達到這個目的,但是我們在每個變數前增加該關鍵字,不如使用「memory」方便。

詳解C中volatile關鍵字

volatile提醒編譯器它後面所定義的變數隨時都有可能改變,因此編譯後的程式每次需要儲存或讀取這個變數的時候,都會直接從變數位址中讀取資料。如果沒有volatile關鍵字,則編譯器可能優化讀取和儲存,可能暫時使用暫存器中的值,如果這個變數由別的程式更新了的話,將出現不一致的現象。下面舉例說明。在d...

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volatile提醒編譯器它後面所定義的變數隨時都有可能改變,因此編譯後的程式每次需要儲存或讀取這個變數的時候,都會直接從變數位址中讀取資料。如果沒有volatile關鍵字,則編譯器可能優化讀取和儲存,可能暫時使用暫存器中的值,如果這個變數由別的程式更新了的話,將出現不一致的現象。下面舉例說明。在d...

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