嵌入式C語言中的volatile關鍵字


/*********以下是轉載《16道嵌入式C語言面試題中的一題》***********/

關鍵字volatile有什么含意 並給出三個不同的例子。 
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 
假設這個變量的值了。精確地說就是,優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). 並行設備的硬件寄存器(如:狀態寄存器) 
2). 一個中斷服務子程序中會訪問到的非自動變量(Non-automatic variables) 
3). 多線程應用中被幾個任務共享的變量 
回答不出這個問題的人是不會被雇佣的。我認為這是區分C程序員和嵌入式系統程序員的最 
基本的問題。嵌入式系統程序員經常同硬件、中斷、RTOS等等打交道,所用這些都要求vo 
latile變量。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 
一下這家伙是不是直正懂得volatile完全的重要性。 
1). 一個參數既可以是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因為程序不應該試圖去修改它。 
2). 是的。盡管這並不很常見。一個例子是當一個中服務子程序修該一個指向一個buffer 
的指針時。 
3). 這段代碼的有個惡作劇。這段代碼的目的是用來返指針*ptr指向值的平方,但是,由 
於*ptr指向一個volatile型參數,編譯器將產生類似下面的代碼: 
int square(volatile int *ptr) 

int a,b; 
a = *ptr; 
b = *ptr; 
return a * b; 

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; 

/***********End**********************/
開始接觸達芬奇平台上的嵌入式開發也有快兩個月了,各種途徑中都沒有遇到過violate這個關鍵字,看完上面這段話還不是很清楚,於是又看了另一篇文章。

/******** 以下轉載至  小魚兒's blog******************/

volatile關鍵字是一種類型修飾符,用它聲明的類型變量表示可以被某些編譯器未知的因素更改。

用volatile關鍵字聲明的變量i每一次被訪問時,執行部件都會從i相應的內存單元中取出i的值。

沒有用volatile關鍵字聲明的變量i在被訪問的時候可能直接從cpu的寄存器中取值(因為之前i被訪問過,也就是說之前就從內存中取出i的值保存到某個寄存器中),之所以直接從寄存器中取值,而不去內存中取值,是因為編譯器優化代碼的結果(訪問cpu寄存器比訪問ram快的多)。

以上兩種情況的區別在於被編譯成匯編代碼之后,兩者是不一樣的。之所以這樣做是因為變量i可能會經常變化,保證對特殊地址的穩定訪問。

=====以下為轉載======

volatile關鍵字是一種類型修飾符,用它聲明的類型變量表示可以被某些編譯器未知的因素更改

,比如:操作系統、硬件或者其它線程等。遇到這個關鍵字聲明的變量,編譯器對訪問該變量的

代碼就不再進行優化,從而可以提供對特殊地址的穩定訪問。

使用該關鍵字的例子如下:
int volatile nVint;
  當要求使用volatile 聲明的變量的值的時候,系統總是重新從它所在的內存讀取數據,即

使它前面的指令剛剛從該處讀取過數據。而且讀取的數據立刻被保存。

例如:
volatile int i=10;
int a = i;
...
//其他代碼,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的地址中讀取,因而編

譯器生成的匯編代碼會重新從i的地址讀取數據放在b中。而優化做法是,由於編譯器發現兩次從

i讀數據的代碼之間的代碼沒有對i進行過操作,它會自動把上次讀的數據放在b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據就容易出錯,所以說vola

tile可以保證對特殊地址的穩定訪問。
  注意,在vc6中,一般調試模式沒有進行代碼優化,所以這個關鍵字的作用看不出來。下面

通過插入匯編代碼,測試有無volatile關鍵字,對程序最終代碼的影響:
  首先,用classwizard建一個win32 console工程,插入一個voltest.cpp文件,輸入下面的

代碼:
 
#i nclude <stdio.h>
void main()
{
 int i=10;
 int a = i;
 
 printf("i= %d/n",a);
 //下面匯編語句的作用就是改變內存中i的值,但是又不讓編譯器知道
 __asm {
  mov dword ptr [ebp-4], 20h
 }
 
 int b = i;
 printf("i= %d/n",b);
}      
然后,在調試版本模式運行程序,輸出結果如下:
i = 10
i = 32
然后,在release版本模式運行程序,輸出結果如下:
i = 10
i = 10
輸出的結果明顯表明,release模式下,編譯器對代碼進行了優化,第二次沒有輸出正確的i值。

下面,我們把 i的聲明加上volatile關鍵字,看看有什么變化:
#i nclude <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);
}      
分別在調試版本和release版本運行程序,輸出都是:
i = 10
i = 32
這說明這個關鍵字發揮了它的作用!

/*************** End *********************/

鏈接地址:http://blog.chinaunix.net/u/21277/showart_238959.html

在VC下遇到的可能性比較小,但在嵌入式環境下這就是必須了解的了,而且今后達芬奇上的C程序可能需要嵌入匯編來進行優化,以后的開發中要注意這個問題了。

這樣看來,volatile關鍵字的作用在於提醒編譯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;通過這種方式也就給了volatile定義的變量被線程或中斷服務子程序共享使用的能力,否則即使變量在中斷中修改了,終端返回后讀到的值仍然是修改之前的值,這樣的程序會出現這樣那樣不可預知的bug。


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