C语⾔中volatile关键字的作⽤
volatile关键字
⼀.前⾔
编译器优化介绍:
由于内存访问速度远不及CPU处理速度,为提⾼机器整体性能,
1)在硬件上: 引⼊硬件⾼速缓存Cache,加速对内存的访问。另外在现代CPU中指令的执⾏并不⼀定严格按照顺序执⾏,没有相关性的指令可以乱序执⾏,以充分利⽤CPU的指令流⽔线,提⾼执⾏速度。
2)软件⼀级的优化:⼀种是在编写代码时由程序员优化,另⼀种是由编译器进⾏优化。编译器优化常⽤的⽅法有:将内存变量缓存到寄存器。由于访问寄存器要⽐访问内存单元快的多,编译器在存取变量时,为提⾼存取速度,编译器优化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。但在很多情况下会读取到脏数据,严重影响程序的运⾏效果。
⼆.volatile详解
1.原理作⽤:
Volatile意思是“易变的”,应该解释为“直接存取原始内存地址”⽐较合适。
“易变”是因为外在因素引起的,像多线程,中断等;const的作用
C语⾔书籍这样定义volatile关键字:volatile提醒编译器它后⾯所定义的变量随时都有可能改变,因此编译后的程序每次需要存储或读取这个变量的时候,告诉编译器对该变量不做优化,都会直接从变量内存地址中读取数据,从⽽可以提供对特殊地址的稳定访问。。如果没有volatile关键字,则编译器可能优化读取和存储,可能暂时使⽤寄存器中的值,如果这个变量由别的程序更新了的话,将出现不⼀致的现象。(简洁的说就是:volatile关键词影响编译器编译的结果,⽤volatile声明的变量表⽰该变量随时可能发⽣变化,与该变量有关的运算,不要进⾏编译优化,以免出错)
2.⼀般⽤处:
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;
当变量在触发某中断程序中修改,⽽编译器判断主函数⾥⾯没有修改该变量,因此可能只执⾏⼀次从内存到某寄存器的读操作,⽽后每次只会从该寄存器中读取变量副本,使得中断程序的操作被短路。
2) 多任务环境下各任务间共享的标志,应该加volatile;
在本次线程内, 当读取⼀个变量时,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;当内存变量或寄存器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 。
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;
假设要对⼀个设备进⾏初始化,此设备的某⼀个寄存器为0xff800000。for(i=0;i< 10;i++) *output = i;前⾯循环半天都是废话,对最后的结果毫⽆影响,因为最终只是将output这个指针赋值为9,省略了对该硬件IO端⼝反复读的操作。
3.⼏个问题
1)⼀个参数既可以是const还可以是volatile吗?
可以的,例如只读的状态寄存器。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?
可以,当⼀个中服务⼦程序修改⼀个指向buffer的指针时。
注意:频繁地使⽤volatile很可能会增加代码尺⼨和降低性能,因此要合理的使⽤volatile。
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