C 學習(十八)C 中的volatile

2021-09-24 13:51:44 字數 2288 閱讀 2203

volatile的本意是「易變的」,volatile關鍵字是一種型別修飾符,用它宣告的型別變數表示可以被某些編譯器未知的因素更改,比如作業系統、硬體或者其它執行緒等。遇到這個關鍵字宣告的變數,編譯器對訪問該變數的**就不再進行優化,從而可以提供對特殊位址的穩定訪問。

當要求使用volatile 宣告的變數的值的時候,系統總是重新從它所在的記憶體讀取資料,即使它前面的指令剛剛從該處讀取過資料。而且讀取的資料立刻被寄存。例如:

volatile int i=10;

int a = i;

。。。//其他**,並未明確告訴編譯器,對i進行過操作

int b = i;

volatile 指出 i是隨時可能發生變化的,每次使用它的時候必須從i的位址中讀取,因而編譯器生成的彙編**會重新從i的位址讀取資料放在b中。而優化做法是,由於編譯器發現兩次從i讀資料的**之間的**沒有對i進行過操作,它會自動把上次讀的資料放在b中。而不是重新從i裡面讀。這樣以來,如果i是乙個暫存器變數或者表示乙個埠資料就容易出錯,所以說volatile可以保證對特殊位址的穩定訪問。

注意,在vc6中,一般除錯模式沒有進行**優化,所以這個關鍵字的作用看不出來。下面通過插入彙編**,測試有無volatile關鍵字,對程式最終**的影響。首先用classwizard建乙個win32 console工程,插入乙個voltest.cpp檔案,輸入下面的**:

#include void main()

int b = i;

printf("i= %d/n",b);

}

然後,在除錯版本模式執行程式,輸出結果如下:

i = 10

i = 32

然後,在release版本模式執行程式,輸出結果如下:

i = 10

i = 10

輸出的結果明顯表明,release模式下,編譯器對**進行了優化,第二次沒有輸出正確的i值。下面,我們把 i的宣告加上volatile關鍵字,看看有什麼變化:

#include void main()

int b = i;

printf("i= %d/n",b);

}

分別在除錯版本和release版本執行程式,輸出都是:

i = 10

i = 32

這說明這個關鍵字發揮了它的作用!

關於volatile的補充資訊:

乙個定義為volatile的變數是說這變數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數的值了。精確地說就是,優化器在用到這個變數時必須每次都小心地重新讀取這個變數的值,而不是使用儲存在暫存器裡的備份。下面是volatile變數的幾個例子:

1). 並行裝置的硬體暫存器(如:狀態暫存器)

2). 乙個中斷服務子程式中會訪問到的非自動變數(non-automatic variables)

3). 多執行緒應用中被幾個任務共享的變數

我認為這是區分c程式設計師和嵌入式系統程式設計師的最基本的問題。嵌入式系統程式設計師經常同硬體、中斷、rtos等等打交道,所用這些都要求volatile變數。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,看一下這傢伙是不是直正懂得volatile的重要性:

1). 乙個引數既可以是const還可以是volatile嗎?解釋為什麼。

2). 乙個指標可以是volatile 嗎?解釋為什麼。

3). 下面的函式有什麼錯誤:        

int square(volatile int *ptr)

下面是答案:

1). 是的。乙個例子是唯讀的狀態暫存器。它是volatile因為它可能被意想不到地改變。它是const因為程式不應該試圖去修改它。

2). 是的。儘管這並不很常見。乙個例子是當乙個中服務子程式修該乙個指向乙個buffer的指標時。

3). 這段**的有個惡作劇。這段**的目的是用來返指標*ptr指向值的平方,但是,由於*ptr指向乙個volatile型引數,編譯器將產生類似下面的**:

int square(volatile int *ptr)

由於*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**可能返不是你所期望的平方值!正確的**如下:

long square(volatile int *ptr)

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