最易变的关键字----volatile
volatile 是易变的、不稳定的意思。很多人根本就没见过这个关键字,不知道它的存在。
也有很多程序员知道它的存在,但从来没用过它。我对它有种“杨家有女初长成,养在深闺
人未识” 的感觉。
volatile应该解释为“直接存取原始内存地址”比较合适,“易变的”这种解释简直有点误导人;
volatile 关键字和const 一样是一种类型修饰符,用它修饰的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。
先看看下面的例子:
int i=10;
int j = i;//(1)语句
int k = i;//(2)语句
这时候编译器对代码进行优化,因为在(1)、(2)两条语句中,i 没有被用作左值。这时候
编译器认为i 的值没有发生改变,所以在(1)语句时从内存中取出i 的值赋给j 之后,这个
值并没有被丢掉,而是在(2)语句时继续用这个值给k 赋值。编译器不会生成出汇编代码
重新从内存里取i 的值,这样提高了效率。但要注意:(1)、(2)语句之间i 没有被用作左
值才行。
再看另一个例子:
volatile int i=10;
int j = i;//(3)语句
int k = i;//(4)语句
volatile 关键字告诉编译器i 是随时可能发生变化的,每次使用它的时候必须从内存中取出i
的值,因而编译器生成的汇编代码会重新从i 的地址处读取数据放在k 中。
这样看来,如果i 是一个寄存器变量或者表示一个端口数据或者是多个线程的共享数
据,就容易出错,所以说volatile 可以保证对特殊地址的稳定访问。
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,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,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。
volatile一般使用的地方
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。