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volatile定义变量的作用是

工程师
2014-10-13 20:02:13     打赏

问: 本人新手,看到最新的贴在上,大家在定义变量的时候常常加上volatile,请问加上这个目的是什么,是否加上这个后,变量存放的位置就会发生变化,谢谢大家!


答:volatile的本意是“易变的”,由于访问寄存器的速度要快过RAM,所以编译器一般都会作减少存取外部RAM的优化。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。
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由不同意义;
另外,以上这几种情况经常还要同时考虑数据的完整性(相互关联的几个标志读了一半被打断了重写),在1中可以通过关中断来实现,2中可以禁止任务调度,3中则只能依靠硬件的良好设计了。

简单点:
就是该变量会以编译器无法预知的方式发生变化,请编译器不要做优化(所有的编译器的优化均假设编译器知道变量的变化规律)


2.关于volatile关键字的说明以及测试 
volatile关键字是一种类型修饰符,用它声明的类型变量表示可以被某些编译器未知的因素更改,比如操作系统、硬件或者其它线程等。遇到这个关键字声明的变量,编译器对访问该变量的代码就不再进行优化,从而可以提供对特殊地址的稳定访问。
使用该关键字的例子如下:

int volatile nVint;

当要求使用volatile 声明的变量的值的时候,系统总是重新从它所在的内存读取数据,即使它前面的指
令刚刚从该处读取过数据。而且读取的数据立刻被保存。例如:

volatile int i=10;
int a = i;
。。。//其他代码,并未明确告诉编译器,对i进行过操作
int b = i;


volatile 指出 i是随时可能发生变化的,每次使用它的时候必须从i的地址中读取,因而编译器生成的汇编代码会重新从i的地址读取数据放在b中。而优化做法是,由于编译器发现两次从i读数据的代码之间的代码没有对i进行过操作,它会自动把上次读的数据放在b中。而不是重新从i里面读。这样以来,如果i是一个寄存器变量或者表示一个端口数据就容易出错,所以说volatile可以保证对特殊地址的稳定访问。
注意,在vc6中,一般调试模式没有进行代码优化,所以这个关键字的作用看不出来。下面通过插入汇编代码,测试有无volatile关键字,对程序最终代码的影响:

首先用classwizard建一个win32 console工程,插入一个voltest.cpp文件,输入下面的代码:
#include <stdio.h>
void main()
{
int i=10;
int a = i;


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


然后,在调试版本模式运行程序,输出结果如下:
i = 10
i = 32


然后,在release版本模式运行程序,输出结果如下:
i = 10
i = 10


输出的结果明显表明,release模式下,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()
{
volatile int i=10;
int a = i;


printf("i= %d\n",a);
__asm {
   mov          dword ptr [ebp-4], 20h
}


int b = i;
printf("i= %d\n",b);
}


分别在调试版本和release版本运行程序,输出都是:
i = 10
i = 32


这说明这个关键字发挥了它的作用!


高工
2014-10-13 21:35:10     打赏
2楼
楼主解释的很详细,面试中经常会遇到这种问题

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