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linux C 中的volatile利用

2017-11-02 08:00 星期四 所属: C语言/C++ 教程 浏览:573

副标题#e#

一个界说为volatile的变量是说这变量大概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。准确地说就是,优化器在用到这个变量时必需每次都小心地从头读取这个变量的值,而不是利用生存在 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). 一其间断处事子措施中会会见到的非自动变量(Non-automatic variables)

3). 多线程应用中被几 个任务共享的变量

答复不出这个问题的人是不会被雇佣的。我认为这是区分C措施员和嵌入式系统措施员 的最根基的问题。嵌入式系统措施员常常同硬件、间断、RTOS等等打交道,所用这些都要求volatile变量。不 分明volatile内容将会带来劫难。

假设被口试者正确地答复了这是问题(嗯,猜疑这否会是这样),我将 稍微深究一下,看一下这家伙是不是直正分明volatile完全的重要性。

1). 一个参数既可以是const还可 以是volatile吗?表明为什么。

2). 一个指针可以是volatile 吗?表明为什么。

3). 下面的函数有 什么错误:

    int square(volatile int *ptr)

    {

         return *ptr * *ptr;

    }

下面是谜底:

1). 是的。一个例 子是只读的状态寄存器。它是volatile因为它大概被意想不到地改变。它是const因为措施不该该试图去修改 它。

2). 是的。尽量这并不很常见。一个例子是当一其中处事子措施修该一个指向一个buffer的指针时。

3). 这段代码的有个开顽笑。这段代码的目标是用来返指针*ptr指向值的平方,可是,由于*ptr指向一个 volatile型参数,编译器将发生雷同下面的代码:

int square(volatile int *ptr)

   {

    int a,b;

    a = *ptr;

    b = *ptr;

    return a * b;

}

由于*ptr的值大概被意想不到地该变,因此a和b大概是差异的。功效,这段 代码大概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;

}


#p#副标题#e#

要害在于两个处所:    

1. 编 译器的优化  (请好手帮我看看下面的领略)

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;今后,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 在因此外线程等而改变了值,该寄存器的值不会相应改变,从而造成应用措施读取的值和实际的变量值纷歧致

当该寄存器在因此外线程等而改变了值,原变量的值不会改变,从而造成应用措施读取的值和实际的 变量值纷歧致

举一个不太精确的例子:

发薪资时,管帐每次都把员工叫来挂号他们的银行卡号;一次会 计为了省事,没有即时挂号,用了以前挂号的银行卡号;恰好一个员工的银行卡丢了,已挂失该银行卡号;从 而造成该员工领不到人为

员工 -- 原始变量地点

银行卡号 -- 原始变量在寄存器的备份

2. 在什 么环境下会呈现(如1楼所说)

   1). 并行设备的硬件寄存器(如:状态寄存器)

   2). 一其间断处事子措施中会会见到的非自动变量(Non-automatic variables)

   3). 多线程应用中被几个任务共享的变量

   

增补: volatile应该表明为“直 接存取原始内存地点”较量符合,“易变的”这种表明的确有点误导人;

“易变”是因为外在因素引起的 ,象多线程,间断等,并不是因为用volatile修饰了的变量就是“易变”了,如果没有外因,纵然用volatile 界说,它也不会变革;

而用volatile界说之后,其实这个变量就不会因外因而变革了,可以安心利用 了; 各人看看前面那种表明(易变的)是不是在误导人

------------简昭示譬喻下: ------------------

volatile要害字是一种范例修饰符,用它声明的范例变量表 示可以被某些编译器未知的因素变动,好比:操纵系统、硬件可能其它线程等。碰着这个要害字声明的变量, 编译器对会见该变量的代码就不再举办优化,从而可以提供对非凡地点的不变会见。

利用该要害字的例子 如下:

int volatile nVint;

#p#分页标题#e#

>>>>当要求利用volatile 声明的变量的值的时候,系统总 是从头从它地址的内存读取数据,纵然它前面的指令方才从该处读取过数据。并且读取的数据立即被生存。

譬喻:

volatile int i=10;

int a = i;

//其他代码,并未明晰汇报编译器,对i举办 过操纵

int b = i;

>>>>volatile 指出 i是随时大概产生变革的,每次利用它的时候必 须从i的地点中读取,因而编译器生成的汇编代码会从头从i的地点读取数据放在b中。而优化做法是,由于编 译器发明两次从i读数据的代码之间的代码没有对i举办过操纵,它会自动把上次读的数据放在b中。而不是重 新从i内里读。这样以来,假如i是一个寄存器变量可能暗示一个端口数据就容易堕落,所以说volatile可以保 证对非凡地点的不变会见。

>>>>留意,在vc6中,一般调试模式没有举办代码优化,所以这 个要害字的浸染看不出来。下面通过插入汇编代码,测试有无volatile要害字,对措施最终代码的影响:

>>>>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:

>>

#i nclude <stdio.h>

void main()

{

int i=10;

int a = i;

printf("i= %d",a);

//下面汇编语句的浸染就是改变内存中i的值,可是又不让编译器 知道

__asm {

mov dword ptr [ebp-4], 20h

}

int b = i;

printf("i= %d",b);

}

#p#副标题#e#

然后,在调试版本模式运行措施,输出功效如下:

i = 10

i = 32

然后,在release版本模 式运行措施,输出功效如下:

i = 10

i = 10

输出的功效明明表白,release模式下,编译器对代 码举办了优化,第二次没有输出正确的i值。下面,我们把 i的声明加上volatile要害字,看看有什么变革:

#i nclude <stdio.h>

void main()

{

volatile int i=10;

int a = i;

printf ("i= %d",a);

__asm {

mov dword ptr [ebp-4], 20h

}

int b = i;

printf ("i= %d",b);

}

别离在调试版本和release版本运行措施,输出都是:

i = 10

i = 32

这说明这个要害字发挥了它的浸染!

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volatile对应的变量大概在你的措施自己不知道的环境下产生改变

比 如多线程的措施,配合会见的内存傍边,多个措施都可以哄骗这个变量

你本身的措施,是无法鉴定符合这 个变量会产生变革

还好比,他和一个外部设备的某个状态对应,当外部设备产生操纵的时候,通过驱动程 序和间断事件,系统改变了这个变量的数值,而你的措施并不知道。

对付volatile范例的变量,系统每次 用到他的时候都是直接从对应的内存傍边提取,而不会操作cache傍边的原有数值,以适应它的未知何时会发 生的变革,系统对这种变量的处理惩罚不会做优化——显然也是因为它的数值随时都大概变革的环境。

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典范的例 子

for ( int i=0; i<100000; i++);

这个语句用来测试空轮回的速度的

可是编译器必定要把 它优化掉,基础就不执行

假如你写成

for ( volatile int i=0; i<100000; i++);

它就会执行 了

volatile的本意是“易变的”

由于会见寄存器的速度要快过RAM,所以编译器一般城市作淘汰存 取外部RAM的优化。好比:

static int i=0;

int main(void)

{

while (1)

{

if (i) dosomething();

}

}

/* Interrupt service routine. */

void ISR_2 (void)

{

i=1;

}

措施的本意是但愿ISR_2间断发生时,在main傍边挪用dosomething函数, 可是,由于编译器判定在main函数内里没有修悔改i,因此

大概只执行一次对从i到某寄存器的读操纵,然 后每次if判定都只利用这个寄存器内里的“i副本”,导致dosomething永远也不会被

挪用。假如将将变量 加上volatile修饰,则编译器担保对此变量的读写操纵都不会被优化(必定执行)。此例中i也应该如此说明 。

一般说来,volatile用在如下的几个处所:

1、间断处事措施中修改的供其它措施检测的 变量需要加volatile;

2、多任务情况下各任务间共享的符号应该加volatile;

3、存储器映 射的硬件寄存器凡是也要加volatile说明,因为每次对它的读写都大概由差异意义;

别的,以上这几 种环境常常还要同时思量数据的完整性(彼此关联的几个符号读了一半被打断了重写),在1中可以通过关中 断来实现,2中可以克制任务调治,3中则只能依靠硬件的精采设计了。

 

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