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一个定义为volatile的变量是说这变量可能会被意想不到地改变
c;这样
c;
编译器就不会去假设这个变量的值了。精确地说就是
c;
优化器在用到这个变量时必须每次都小心地重新读取这个变量的值
c;而不是使用保存在寄存器里的备份。下面是volatile变量的几个例子:
1). 并行设备的硬件寄存器(如:状态寄存器)
2). 一个中断服务子程序中会访问到的非自动变量(Non-automati
c variables)
3).
多线程应用中被几个任务共享的变量
回答不出这个问题的人是不会被雇佣的。我认为这是区分C程序员和嵌入式系统程序员的最基本的问题。嵌入式系统程序员经常同硬件、中断、RTOS等等打交道
c;所用这些都要求volatile变量。不懂得volatile内容将会带来灾难。
假设被面试者正确地回答了这是问题(嗯
c;怀疑这否会是这样)
c;我将稍微深究一下
c;看一下这家伙是不是直正懂得volatile完全的重要性。
1). 一个参数既可以是
const还可以是volatile吗?解释为什么。
2). 一个指针可以是volatile 吗?解释为什么。
3). 下面的函数有什么错误:
int square(volatile int *ptr)
{
return *ptr * *ptr;
}
下面是答案:
1). 是的。一个例子是只读的状态寄存器。它是volatile因为它可能被意想不到地改变。它是
const因为程序不应该试图去修改它。
2). 是的。尽管这并不很常见。一个例子是当一个中服务子程序修该一个指向一个buffer的指针时。
3). 这段代码的有个恶作剧。这段代码的目的是用来返指针*ptr指向值的平方
c;但是
c;由于*ptr指向一个volatile型参数
c;
编译器将产生类似下面的代码:
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该变
c;因此a和b可能是不同的。结果
c;这段代码可能返不是你所期望的平方值!正确的代码如下:
long square(volatile int *ptr)
{
int a;
a = *ptr;
return a * a;
}
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讲讲我的理解: (欢迎打板子...~~!)
关键在于两个地方:
1.
编译器的
优化 (请高手帮我看看下面的理解)
在本次线程内, 当读取一个变量时
c;为提高存取速度
c;
编译器优化时有时会先把变量读取到一个寄存器中;以后
c;再取变量值时
c;就直接从寄存器中取值;
当变量值在本线程里改变时
c;会同时把变量的新值
copy到该寄存器中
c;以便保持一致
当变量在因别的线程等而改变了值
c;该寄存器的值不会相应改变
c;从而造成应用程序读取的值和实际的变量值不一致
当该寄存器在因别的线程等而改变了值
c;原变量的值不会改变
c;从而造成应用程序读取的值和实际的变量值不一致
举一个不太准确的例子:
发薪资时
c;会计每次都把员工叫来登记他们的银行卡号;一次会计为了省事
c;没有即时登记
c;用了以前登记的银行卡号;刚好一个员工的银行卡丢了
c;已挂失该银行卡号;从而造成该员工领不到工资
员工 -- 原始变量地址
银行卡号 -- 原始变量在寄存器的备份
2. 在什么情况下会出现(如1楼所说)
1). 并行设备的硬件寄存器(如:状态寄存器)
2). 一个中断服务子程序中会访问到的非自动变量(Non-automati
c variables)
3).
多线程应用中被几个任务共享的变量
补充: volatile应该解释为“直接存取原始内存地址”比较合适
c;“易变的”这种解释简直有点误导人;
“易变”是因为外在因素引起的
c;象
多线程
c;中断等
c;并不是因为用volatile修饰了的变量就是“易变”了
c;假如没有外因
c;即使用volatile定义
c;它也不会变化;
而用volatile定义之后
c;其实这个变量就不会因外因而变化了
c;可以放心使用了; 大家看看前面那种解释(易变的)是不是在误导人
------------简明示例如下:------------------
volatile关键字是一种类型修饰符
c;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
c;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
c;
编译器对访问该变量的代码就不再进行
优化
c;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
c;系统总是重新从它所在的内存读取数据
c;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
c;并未明确告诉
编译器
c;对i进行过操作
int b = i;
>>>>volatile 指出 i是随时可能发生变化的
c;每次使用它的时候必须从i的地址中读取
c;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
c;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
c;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
c;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
c;所以说volatile可以保证对特殊地址的稳定访问。
>>>>注意
c;在v
c6中
c;一般调试模式没有进行代码
优化
c;所以这个关键字的作用看不出来。下面通过插入
汇编代码
c;测试有无volatile关键字
c;对程序最终代码的影响:
>>>>首先
c;用
classwizard建一个win32
console工程
c;插入一个voltest.
cpp文件
c;输入下面的代码:
>>
#i n
clude <stdio.h>
void main()
{
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
c;但是又不让
编译器知道
__asm {
mov dword ptr [ebp-4], 20h
}
int b = i;
printf("i= %d",b);
}
然后
c;在调试版本模式运行程序
c;输出结果如下:
i = 10
i = 32
然后
c;在release版本模式运行程序
c;输出结果如下:
i = 10
i = 10
输出的结果明显表明
c;release模式下
c;
编译器对代码进行了
优化
c;第二次没有输出正确的i值。下面
c;我们把 i的声明加上volatile关键字
c;看看有什么变化:
#i n
clude <stdio.h>
void main()
{
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
c;输出都是:
i = 10
i = 32
这说明这个关键字发挥了它的作用!
------------------------------------
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
c;共同访问的内存当中
c;多个程序都可以操纵这个变量
你自己的程序
c;是无法判定合适这个变量会发生变化
还比如
c;他和一个外部设备的某个状态对应
c;当外部设备发生操作的时候
c;通过驱动程序和中断事件
c;系统改变了这个变量的数值
c;而你的程序并不知道。
对于volatile类型的变量
c;系统每次用到他的时候都是直接从对应的内存当中提取
c;而不会利用
ca
che当中的原有数值
c;以适应它的未知何时会发生的变化
c;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。
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典型的例子
for ( int i=0; i<100000; i++);
这个语句用来测试空循环的速度的
但是
编译器肯定要把它
优化掉
c;根本就不执行
如果你写成
for ( volatile int i=0; i<100000; i++);
它就会执行了
volatile的本意是“易变的”
由于访问寄存器的速度要快过RAM
c;所以
编译器一般都会作减少存取外部RAM的
优化。比如:
stati
c int i=0;
int main(void)
{
...
while (1)
{
if (i) dosomething();
}
}
/* Interrupt servi
ce routine. */
void ISR_2(void)
{
i=1;
}
程序的本意是希望ISR_2中断产生时
c;在main当中调用dosomething函数
c;但是
c;由于
编译器判断在main函数里面没有修改过i
c;因此
可能只执行一次对从i到某寄存器的读操作
c;然后每次if判断都只使用这个寄存器里面的“i副本”
c;导致dosomething永远也不会被
调用。如果将将变量加上volatile修饰
c;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
c;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
c;因为每次对它的读写都可能由不同意义;
另外
c;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)
c;在1中可以通过关中断来实
现
c;2中可以禁止任务调度
c;3中则只能依靠硬件的良好设计了。