volatile提醒編譯器它後面所定義的變數隨時都有可能改變,因此編譯後的程式每次需要儲存或讀取這個變數的時候,都會直接從變數位址中讀取資料。如果沒有volatile關鍵字,則編譯器可能優化讀取和儲存,可能暫時使用暫存器中的值,如果這個變數由別的程式更新了的話,將出現不一致的現象。下面舉例說明。在dsp開發中,經常需要等待某個事件的觸發,所以經常會寫出這樣的程式:
short flag;
void test()
這段程式等待記憶體變數flag的值變為1(懷疑此處是0,有點疑問,)之後才執行do2()。變數flag的值由別的程式更改,這個程式可能是某個硬體中斷服務程式。例如:如果某個按鈕按下的話,就會對dsp產生中斷,在按鍵中斷程式中修改flag為1,這樣上面的程式就能夠得以繼續執行。但是,編譯器並不知道flag的值會被別的程式修改,因此在它進行優化的時候,可能會把flag的值先讀入某個暫存器,然後等待那個暫存器變為1。如果不幸進行了這樣的優化,那麼while迴圈就變成了死迴圈,因為暫存器的內容不可能被中斷服務程式修改。為了讓程式每次都讀取真正flag變數的值,就需要定義為如下形式:
volatile short flag;
需要注意的是,沒有volatile也可能能正常執行,但是可能修改了編譯器的優化級別之後就又不能正常執行了。因此經常會出現debug版本正常,但是release版本卻不能正常的問題。所以為了安全起見,只要是等待別的程式修改某個變數的話,就加上volatile關鍵字。
volatile的本意是「易變的」
由於訪問暫存器的速度要快過ram,所以編譯器一般都會作減少訪問外部ram的優化。比如:
static int i=0;
int main(void)
}/* interrupt service routine. */
void isr_2(void)
程式的本意是希望isr_2中斷產生時,在main當中呼叫do_something函式,但是,由於編譯器判斷在main函式裡面沒有修改過i,因此可能只執行一次對從i到某暫存器的讀操作,然後每次if判斷都只使用這個暫存器裡面的「i副本」,導致do_something永遠也不會被呼叫。如果變數加上volatile修飾,則編譯器保證對此變數的讀寫操作都不會被優化(肯定執行)。此例中i也應該如此說明。
一般說來,volatile用在如下的幾個地方:
1、中斷服務程式中修改的供其它程式檢測的變數需要加volatile;
2、多工環境下各任務間共享的標誌應該加volatile;
3、儲存器對映的硬體暫存器通常也要加volatile說明,因為每次對它的讀寫都可能由不同意義;
另外,以上這幾種情況經常還要同時考慮資料的完整性(相互關聯的幾個標誌讀了一半被打斷了重寫),在1中可以通過關中斷來實現,2中可以禁止任務排程,3中則只能依靠硬體的良好設計了。
二、volatile 的含義
「memory」比較特殊,可能是內嵌彙編中最難懂部分。為解釋清楚它,先介紹一下編譯器的優化知識,再看c關鍵字volatile。最後去看該描述符。
1、編譯器優化介紹
記憶體訪問速度遠不及cpu處理速度,為提高機器整體效能,在硬體上引入硬體快取記憶體cache,加速對記憶體的訪問。另外在現代cpu中指令的執行並不一定嚴格按照順序執行,沒有相關性的指令可以亂序執行,以充分利用cpu的指令流水線,提高執行速度。以上是硬體級別的優化。再看軟體一級的優化:一種是在編寫**時由程式設計師優化,另一種是由編譯器進行優化。編譯器優化常用的方法有:將記憶體變數快取到暫存器;調整指令順序充分利用cpu指令流水線,常見的是重新排序讀寫指令。對常規記憶體進行優化的時候,這些優化是透明的,而且效率很好。由編譯器優化或者硬體重新排序引起的問題的解決辦法是在從硬體(或者其他處理器)的角度看必須以特定順序執行的操作之間設定記憶體屏障(memory barrier),linux 提供了乙個巨集解決編譯器的執行順序問題。
void barrier(void)
這個函式通知編譯器插入乙個記憶體屏障,但對硬體無效,編譯後的**會把當前cpu暫存器中的所有修改過的數值存入記憶體,需要這些資料的時候再重新從記憶體中讀出。
2、c語言關鍵字volatile
c語言關鍵字volatile(注意它是用來修飾變數而不是上面介紹的__volatile__)表明某個變數的值可能在外部被改變,因此對這些變數的訪問不能快取到暫存器,每次使用時需要重新訪問。該關鍵字在多執行緒環境下經常使用,因為在編寫多執行緒的程式時,同乙個變數可能被多個執行緒修改,而程式通過該變數同步各個執行緒,例如:
dword __stdcall threadfunc(lpvoid signal)
該執行緒啟動時將intsignal 置為2,然後迴圈等待直到intsignal 為1 時退出。顯然intsignal的值必須在外部被改變,否則該執行緒不會退出。但是實際執行的時候該執行緒卻不會退出,即使在外部將它的值改為1,看一下對應的偽彙編**就明白了:
mov ax,signal
label:
if(ax!=1)
goto label
對於c編譯器來說,它並不知道這個值會被其他執行緒修改。自然就把它cache在暫存器裡面。記住,c 編譯器是沒有執行緒概念的!這時候就需要用到volatile。volatile 的本意是指:這個值可能會在當前執行緒外部被改變。也就是說,我們要在threadfunc中的intsignal前面加上volatile關鍵字,這時候,編譯器知道該變數的值會在外部改變,因此每次訪問該變數時會重新讀取,所作的迴圈變為如下面偽碼所示:
label:
mov ax,signal
if(ax!=1)
goto label
3、memory
有了上面的知識就不難理解memory修改描述符了,memory描述符告知gcc:
1)不要將該段內嵌彙編指令與前面的指令重新排序;也就是在執行內嵌彙編**之前,它前面的指令都執行完畢
2)不要將變數快取到暫存器,因為這段**可能會用到記憶體變數,而這些記憶體變數會以不可預知的方式發生改變,因此gcc插入必要的**先將快取到暫存器的變數值寫回記憶體,如果後面又訪問這些變數,需要重新訪問記憶體。
如果彙編指令修改了記憶體,但是gcc 本身卻察覺不到,因為在輸出部分沒有描述,此時就需要在修改描述部分增加「memory」,告訴gcc 記憶體已經被修改,gcc 得知這個資訊後,就會在這段指令之前,插入必要的指令將前面因為優化cache 到暫存器中的變數值先寫回記憶體,如果以後又要使用這些變數再重新讀取。
使用「volatile」也可以達到這個目的,但是我們在每個變數前增加該關鍵字,不如使用「memory」方便。
原文連線:
C volatile關鍵字詳解
1 什麼是volatile volatile關鍵字是一種限定符用來宣告乙個物件在程式中可以被語句外的東西修改,比如作業系統 硬體或併發執行執行緒。遇到該關鍵字,編譯器不再對該變數的 進行優化,不再從暫存器中讀取變數的值,而是直接從它所在的記憶體中讀取值,即使它前面的指令剛剛從該處讀取過資料。而且讀取...
C volatile關鍵字的使用
前言 volatitle是什麼?volatile 的字面意思為 不穩定的,易變的 它是被設計用來修飾被不同執行緒訪問和修改的變數,每次讀取變數都從變數的記憶體位址中訪問,防止變數更新不同步。volatile為什麼用?講乙個小例子 int flag interrupt isr uart1 void m...
c explicit 關鍵字解析
c 提供了關鍵字explicit,可以阻止不應該允許的經過轉換建構函式進行的隱式轉換的發生。宣告為explicit的建構函式不能在隱式轉 換中使用。c 中,乙個引數的建構函式,承擔了兩個角色。1 是個構造器 2 是個預設且隱含的型別轉換操作符。所以,有時候在我們寫下如 aaa 這樣的 且恰好 的型別...