volatile关键字区分C程序员和嵌入式系统程序员的最基本的问题:嵌入式系统程序员经常同硬件、中断、RTOS等等打交道,所有这些都要求使用volatile变量。不懂得volatile内容将会带来灾难。
volatile的作用是作为指令关键字,确保本条指令不会因编译器的优化而省略,且要求每次直接读值。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。在单片机开发中等待某个时间的触发并相应经常会有如下程序:
Boolean flag=0;
void test()
{
do1();
while(flag==0);
do2();
}
这段程序等待内存变量flag的值变为1之后才运行do2()。变量flag的值由别的程序更改,这个程序可能是某个硬件中断服务程序。例如
void EXTI2_IRQHandler(void)
{
delay_ms(10); //消抖
if(KEY2==0)
{
flag=1;
}
EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line2);//清除LINE2上的中断标志位
}
flag值被按键KEY2的中断服务函数修改成为1,一旦KEY2被按下则flag被置为1。如果flag变量不被声明为volatile,则编译器并不知道flag的值会被别的程序修改,因此在它进行优化的时候,可能会把flag的值先读入某个寄存器,然后等待那个寄存器变为1。如果不幸进行了这样的优化,那么while循环就变成了死循环,因为寄存器的内容不可能被中断服务程序修改。为了让程序每次都读取flag变量真正的值,应该定义为:volatile Boolean flag=0;
一般说来,volatile用在如下的几个地方:
1、中断服务函数中修改的供其它程序检测的变量需要加volatile;
2、多任务环境下各任务间共享的标志应该加volatile;
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有不同意义;
另外,以上这几种情况经常还要同时考虑数据的完整性(相互关联的几个标志读了一半被打断了重写),在1中可以通过关中断来实现,2 中可以禁止任务调度,3中则只能依靠硬件的良好设计了。
目前我在学习单片机的初步编程时只遇见过第一种情况,后面情况如在接下来的学习中遇到了再来补充。