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作者:admin 时间:2015-10-31
标题:volatile关键字
volatile是C语言中的一个修饰符关键字。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,这样, 编译器就不会去假设这个变量的值了。当读取一个变量时,为提高存取速度,编译器优化时有时会先把变量读取到一个寄存器中; 以后,再取变量值时,就直接从寄存器中取值。 精确地说就是,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, 而不是使用保存在寄存器里的备份或者被优化。 volatile应该解释为“直接存取原始内存地址”比较合适。 在嵌入式嵌入式开发中同硬件、中断、RTOS等打交道时都需要使用volatile变量。

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。一句话:volatile可以防止编译器的某些优化。
比如下面的代码:
#include
int main(void)
{
    int x = 100;
    int a = x;
    printf("x=%d",a);
    //汇编语句改变内存中x的值,但编译器并不知道
    __asm
    {
        mov dword ptr[ebp-4],10h
    }
    int b = x;
    printf("x=%d",b);
    return 0;
}
上面代码,在debug版本(无优化)输出为:
x=100
x=16
在release版本(有优化)输出为:
x=100
x=100
这表明release模式下,编译器对代码进行了优化,一次读取了x的值,第二次没有更新x的取值,造成了错误的输出。假如对x使用了volatile关键字,那么输出结果又如何呢?
int main(void)
{
    volatile int x = 100;
    int a = x;
    printf("x=%d",a);
    //汇编语句改变内存中x的值,但编译器并不知道
    __asm
    {
        mov dword ptr[ebp-4],10h
    }
    int b = x;
    printf("x=%d",b);

    return 0;
}
结果在debug和release版本下,都输出为:
x=100
x=16
这说明volatile让编译器“直接存取了x原始内存地址”。
另外一个通过volatile防止被编译器优化的例子:
for(int i=0; i<100000; i++)
; 面对这样的空循环,编译器肯定要把它优化掉,根本就不执行。但如果加上volatile:
for(volatile int i=0; i<100000; i++)
; 那么,编译器就不会对它进行优化,循环将会执行了。

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有不同意义;

面试例题:
1). 一个参数既可以是const还可以是volatile吗?解释为什么。
可以。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). 一个指针可以是volatile 吗?解释为什么。
可以。一个例子是当一个中断服务子程序修改一个指向一个buffer的指针时。
3). 下面的函数被用来计算某个整数的平方,它能实现预期设计目标吗?如果不能,试回答存在什么问题
int square(volatile int *ptr)
{
    return ((*ptr) * (*ptr));
}
这段代码的目的是用来返指针*ptr指向值的平方,但是,由于*ptr指向一个volatile型参数,编译器将产生类似下面的代码:
int square(volatile int* &ptr)//这里参数应该申明为引用,不然函数体里只会使用副本,外部没法更改
{
    int a,b;
    a = *ptr;
    b = *ptr;
    return a*b;
}

由于*ptr的值可能在两次取值语句之间发生改变,因此a和b可能是不同的。结果,这段代码可能返回的不是你所期望的平方值!正确的代码如下:
int square(volatile int*ptr)
{
    int a;
    a = *ptr;
    return a*a;
}