面試驗：解讀關鍵字volatile(C語言面試題分析之一)

面試驗：解讀關鍵字volatile

C語言面試題分析之一

一．volatile是什嗎？

volatile關鍵字是一種類型修飾符，用它聲明的類型變數表示可以被某些編譯器未知的因素更改，比如：作業系統、硬體或者其它線程等。遇到這個關鍵字聲明的變數，編譯器對訪問該變數的代碼就不再進行最佳化，從而可以提供對特殊地址的穩定訪問。

二．編譯器最佳化是什麼意思？

int i = 5;

int a = i;

……

int b = i;

編譯器發現兩次從i讀資料的代碼之間，並沒有對i進行過操作，它會自動把上次讀的資料放在b中，而不是重新從i裡面讀；

三．哪些情況，改變了記憶體中變數的值，編譯器不知道？

1．多線程應用中被幾個任務共用的變數；

2．一個中斷服務子程式中會訪問到的非自動變數；

3．平行裝置的硬體寄存器（如：狀態寄存器）；

四．何時需要使用volatile這個關鍵字？

嵌入式系統程式員經常同硬體、中斷、RTOS等等打交道，所用會經常要求定義為volatile類型的變數。

五．使用volatile帶來什麼好處？

volatile int nCount;

當要求使用volatile 聲明的變數的值的時候，系統總是重新從它所在的記憶體讀取資料，即使它前面的指令剛剛從該處讀取過資料。而且讀取的資料立刻被儲存。

六．3個經典的volatile問題

1). 一個參數既可以是const還可以是volatile嗎？解釋為什麼。
2). 一個指標可以是volatile 嗎？解釋為什麼。
3). 下面的函數有什麼錯誤：
int square(volatile int *ptr)
{
return *ptr * *ptr;
}
下面是答案：
1). 可以是。例如對於唯讀狀態寄存器而言，如果它僅僅是volatile類型，那麼它還是可能被意想不到的改變。但它還是const的時候，程式就不應該試圖去修改它
2). 可以是的。

儘管這種情況並不常見，但它還是可以。一個例子就是：

當一個中斷服務子程式企圖去修改一個指向一個buffer指標的時候。
3). 這段代碼可能有點惡作劇的味道。但它很好說明volatile型別參數的含義和作用。

這段代碼的目的是用來返指標*ptr所指向的值的平方，

但是，由於*ptr指向一個volatile型參數，編譯器將產生類似下面的代碼：
int square(volatile int *ptr)
{
int a,b;
a = *ptr;
b = *ptr;
return a * b;
}
由於*ptr的值可能被意想不到地該變，因此a和b可能是不同的。結果，這段代碼可能返不
是你所期望的平方值！正確的代碼如下：
long square(volatile int *ptr)
{
int a;
a = *ptr;
return a * a;
}

七．總結

1.使用volatile關鍵字修飾的變數，可以避免編譯器最佳化；

2.使用volatile關鍵字修飾的變數，每次都是重新讀取記憶體中的值，而不是使用儲存在寄存器裡的值了；

3.編譯器最佳化的做法是：

int i = 5;

int a = i;

……

int b = i;

編譯器發現兩次從i讀資料的代碼之間，並沒有對i進行過操作，它會自動把上次讀的資料放在b中，而不是重新從i裡面讀。