c语⾔编译器怎么防⽌优化变量,volatile关键字的作⽤:防⽌变
量被编译器优化
volatile关键字是⼀种类型修饰符,⽤它声明的类型变量,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。 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。
其中关键在于两个地⽅:
1. 编译器的优化
在本次线程内, 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;
当变量值在本线程⾥改变时,会同时把变量的新值copy到该寄存器中,以便保持⼀致
当变量在因别的线程等⽽改变了值,该寄存器的值不会相应改变,从⽽造成应⽤程序读取的值和实际的变量值不⼀致
当该寄存器在因别的线程等⽽改变了值,原变量的值不会改变,从⽽造成应⽤程序读取的值和实际的变量值不⼀致
2. 在什么情况下会⽤到
并⾏设备的硬件寄存器(如:状态寄存器)
⼀个中断服务⼦程序中会访问到的⾮⾃动变量(Non-automatic variables)
多线程应⽤中被⼏个任务共享的变量
再附⼀篇写得不错的介绍⽂章:
⽤volatile关键字防⽌变量被编译器优化
volatile 是在C、C++、Java等中语⾔中的⼀种修饰关键字。
这个关键字在嵌⼊式系统中,是⼀个⾮常重要的⼀个使⽤。尽管在⼀般的Application中,可能很多⼈都不需要使⽤这个。但是在单⽚机中,如果不熟悉这个关键字,很有可能产⽣想像不到的意外。
那么,我就来谈谈Volatile的意义--
volatile在ANSI C(C89)以后的C标准规格和const⼀起被包含在内。在标准C中,这些关键字是必定存在的。
关于volatile的意义,根据标准C的定义、volatile的⽬的是,避免进⾏默认的优化处理.⽐如说对于编译器优化的功能,如果从编译器看来,有些多余的代码的话,编译器就会启动优化程序,并删除⼀些代码,但是这在嵌⼊式系统中很有可能是关键性的处理,必须不能保证被编译器删掉,所以提供了Volitile来声明,告诉编译器⽆论如何都不要删掉我。
举个例⼦,⽐如说下⾯条件的⼀段代码extern int event_flag
void poll_event()
{
while (event_flag == 0) {
/* 不操作event_flag */
....
}
....
}
我们不再循环中改变这⾥的event_flag的值,这样的话,event_flag 看起来就像是多余的,因此单⽚机编译器可能把此程序看为下段程序
void poll_event()
{
if (event_flag == 0) {
嵌入式系统是什么意思while (1) {
/* 不对event_flag操作 */
....
}
}
....
}
对于⼀般的编译器,⼀般都会把程序优化成上述程序。这样的优化确实可以提⾼代码速度,⽐如while循环中不再需要对条件的判断,所以很快,但是这是正确的吗?
对于单线程的程序,这是没有问题的,因为event_flag 就永远不会改变,但是对于多线程程序,RTOS的多任务处理的话,event_flag 的值可能被其他线程改变,这样问题就来了,因为被优化的代码并不具备对⽤event_flag 变化的能⼒。因此导致错误的意想不到的结果,如果此代码在ECU上执⾏的话,那我们的⼩命可就有可能没了。。。。
为了避免这种情况,我们使⽤volatile关键字来防⽌程序被编译器优化。具体的使⽤⽅法,我们⽤下⾯的程序来说明’
extern volatile int event_flag
这样声明event_flag全局变量的话,就不⽤担⼼event_flag 被优化掉,程序将按照设计来运⾏。
■还有⼀个例⼦对于条件分歧以外,还有⼀下的例⼦
extern int* p_regster1;
extern int* p_regster2;
void set_regester2(int val)
{
/*在单⽚机中,必须进⾏的设定*/
*p_register1 = 1;
*p_register2 = 0;
*p_register2 = val;
*p_register1 = 0;
}
您可能看到p_register1 被赋值两次,还有p_register2也是,编译器认为,你怎么这么笨,定义两次,于是就把成程序优化为下⾯
void set_regester2(int val)
{
*p_register2 = val;
*p_register1 = 0;
}
这样的话,我们所规定的程序没有办法设置,可能导致⼀些想不到的问题。
为了回避这个问题,我们必须⽤Volitile来避免这个问题
extern volitile int* p_regster1;
extern volitile int* p_regster2;
现在单⽚机的编译器越来越先进,在很多地⽅,我们不再需要直接写汇编代码,但是在如果对编译器的优化程序没有深刻的理解,像上⾯的问题,就很危险,因为嵌⼊式⼯作在⽆⼈的环境中,因此对于编译器的理解,还有要需要⼀定程序的学习。
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