講講C++中的volatile關鍵字

引子1

    猜猜看，下面這段代碼有什麼問題：

void Delay(UINT32 n) { while(—n); }

    答案：

    本來代碼完全正常，但是為了最佳化效能，開啟了編譯器的最佳化。但是發現這個函數被編譯器最佳化掉了。為了防止被最佳化掉，需要給函數的參數加上volatile：

void Delay(volatile UINT32 n) { while(—n); }

引子2

    再猜猜看，這段代碼有什麼問題：

int square(volatile int *ptr)  {  return *ptr * *ptr;  } 

    答案：

    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：

int square(volatile int *ptr)   {  int a;  a = *ptr;  return a * a;  }

 

本文

    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。由於訪問寄存器 的速度要快過RAM，所以編譯器一般都會作減少存取外部RAM的最佳化。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。

    volatile的本意是“易變的”，不過翻譯成“直接存取原始記憶體位址”更為合適。“易變”是因為外在因素引起的，象多線程，中斷等，並不是因為用volatile修飾了的變數就是“易變”了，假如沒有外因，即使用volatile定義，它也不會變化。

    使用該關鍵字的例子如下： 

int volatile nVint;//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。

    對於這樣的代碼：

volatile int i = 10;  int a = i; ... //其他代碼，並未明確告訴編譯器，對i進行過操作 int b = i; 

    volatile 指出 i是隨時可能發生變化的，每次使用它的時候必須從i的地址中讀取，因而編譯器產生的彙編代碼會重新從i的地址讀取資料放在b中。而最佳化做法是，由於編譯器 發現兩次從i讀資料的代碼之間的代碼沒有對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。這樣以來，如果i是一個寄存器變數或者 表示一個連接埠資料就容易出錯，所以說volatile可以保證對特殊地址的穩定訪問。

    一般說來，volatile用在如下的幾個地方：

1. 中斷服務程式中修改的供其它程式檢測的變數需要加volatile；
2. 多任務環境下各任務間共用的標誌應該加volatile；
3. 儲存空間映射的硬體寄存器通常也要加volatile說明，因為每次對它的讀寫都可能由不同意義。

    另外，以上這幾種情況經常還要同時考慮資料的完整性（相互關聯的幾個標誌讀了一半被打斷了重寫），在1中可以通過關中斷來實現，2中可以禁止任務調度，3中則只能依靠硬體的良好設計了。

引子1

    猜猜看，下面這段代碼有什麼問題：

void Delay(UINT32 n) { while(—n); }

    答案：

    本來代碼完全正常，但是為了最佳化效能，開啟了編譯器的最佳化。但是發現這個函數被編譯器最佳化掉了。為了防止被最佳化掉，需要給函數的參數加上volatile：

void Delay(volatile UINT32 n) { while(—n); }

引子2

    再猜猜看，這段代碼有什麼問題：

int square(volatile int *ptr)  {  return *ptr * *ptr;  } 

    答案：

    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：

int square(volatile int *ptr)   {  int a;  a = *ptr;  return a * a;  }

 

本文

    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。由於訪問寄存器 的速度要快過RAM，所以編譯器一般都會作減少存取外部RAM的最佳化。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。

    volatile的本意是“易變的”，不過翻譯成“直接存取原始記憶體位址”更為合適。“易變”是因為外在因素引起的，象多線程，中斷等，並不是因為用volatile修飾了的變數就是“易變”了，假如沒有外因，即使用volatile定義，它也不會變化。

    使用該關鍵字的例子如下： 

int volatile nVint;//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。

    對於這樣的代碼：

volatile int i = 10;  int a = i; ... //其他代碼，並未明確告訴編譯器，對i進行過操作 int b = i; 

    volatile 指出 i是隨時可能發生變化的，每次使用它的時候必須從i的地址中讀取，因而編譯器產生的彙編代碼會重新從i的地址讀取資料放在b中。而最佳化做法是，由於編譯器 發現兩次從i讀資料的代碼之間的代碼沒有對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。這樣以來，如果i是一個寄存器變數或者 表示一個連接埠資料就容易出錯，所以說volatile可以保證對特殊地址的穩定訪問。

    一般說來，volatile用在如下的幾個地方：

1. 中斷服務程式中修改的供其它程式檢測的變數需要加volatile；
2. 多任務環境下各任務間共用的標誌應該加volatile；
3. 儲存空間映射的硬體寄存器通常也要加volatile說明，因為每次對它的讀寫都可能由不同意義。

    另外，以上這幾種情況經常還要同時考慮資料的完整性（相互關聯的幾個標誌讀了一半被打斷了重寫），在1中可以通過關中斷來實現，2中可以禁止任務調度，3中則只能依靠硬體的良好設計了。