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关于volatile关键字的说明以及测试

2007-11-28 00:02 387 查看
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。

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,系统总是重新从它所在的内存读取数据,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,并未明确告诉编译器,对i进行过操作
int b = i;

volatile 指出 i是随时可能发生变化的,每次使用它的时候必须从i的地址中读取,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,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,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,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,所以说volatile可以保证对特殊地址的稳定访问



注意,在vc6中,一般调试模式没有进行代码优化,所以这个关键字的作用看不出来。下面通过插入汇编

代码,测试有无volatile关键字,对程序最终代码的影响:

首先用classwizard建一个win32 console工程,插入一个voltest.cpp文件,输入下面的代码:

#include <stdio.h>
void main()
{
int i=10;
int a = i;

printf("i= %d/n",a);
//下面汇编语句的作用就是改变内存中i的值,但是又不让编译器知道
__asm {
mov dword ptr [ebp-4], 20h
}

int b = i;
printf("i= %d/n",b);
}

然后,在调试版本模式运行程序,输出结果如下:
i = 10
i = 32

然后,在release版本模式运行程序,输出结果如下:
i = 10
i = 10

输出的结果明显表明,release模式下,编译器对代码进行了优化,第二次没有输出正确的i值。

下面,我们把 i的声明加上volatile关键字,看看有什么变化:

#include <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);
}

分别在调试版本和release版本运行程序,输出都是:
i = 10
i = 32

这说明这个关键字发挥了它的作用!

C中volatile关键字

volatile 影响编译器编译的结果,指出,volatile 变量是随时可能发生变化的,与volatile变量有关的运算,不要进行编译优化,以免出错,(VC++ 在产生release版可执行码时会进行编译优化,加volatile关键字的变量有关的运算,将不进行编译优化。)。

例如:
volatile int i=10;
int j = i;
...
int k = i;

volatile 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i的地址中读取,因而编译器生成的可执行码会重新从i的地址读取数据放在k中。

而优化做法是,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,它会自动把上次读的数据放在k中。而不是重新从i里面读。这样以来,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,所以说volatile可以保证对特殊地址的稳定访问,不会出错。

/**********************

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。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。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-automatic 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。搞嵌入式的家伙们经常同硬件、中断、RTOS等等打交道,所有这些都要求用到volatile变量。不懂得volatile的内容将会带来灾难。假设被面试者正确地回答了这是问题(嗯,怀疑是否会是这样),我将稍微深究一下,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) 这段代码有点变态。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)
{
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,因此a和b可能是不同的。结果,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;
}

位操作(Bit manipulation)

//*********************

嵌入式编程中经常用到 volatile这个关键字,在网上查了下他的用法可以归结为以下两点:

一:告诉compiler不能做任何优化
比如要往某一地址送两指令:
int *ip =...; //设备地址
*ip = 1; //第一个指令
*ip = 2; //第二个指令
以上程序compiler可能做优化而成:
int *ip = ...;
*ip = 2;
结果第一个指令丢失。如果用volatile, compiler就不允许做任何的优化,从而保证程序的原意:
volatile int *ip = ...;
*ip = 1;
*ip = 2;
即使你要compiler做优化,它也不会把两次付值语句间化为一。它只能做其它的优化。这对device driver程序员很有用。

二:表示用volatile定义的变量会在程序外被改变,每次都必须从内存中读取,而不能把他放在cache或寄存器中重复使用。

如 volatile char a;
a=0;
while(!a){
//do some things;
}
doother();
如果没有 volatile doother()不会被执行

///////////////////////////////////

以上为本人之转载他人之转载 呵呵 还有一个用法说得不太明确,就是上面这个解释:

一:告诉compiler不能做任何优化

其实它可以用来修饰一段代码,特别是c和汇编混合编码的时候,加在汇编前以免被编译器优化掉了~~~

我是玩嵌入式的,有错误的地方请大家多指教^^
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