volatile关键字用法

由问题引出volatile

在程序运行过程中时常会通过一些变量,来检测程序的运行状态,比如状态寄存器的值,这种变量的每一次改变都在向我们传递一种信息,所以对变量的每一次改变我们都要收到反馈,但编译器这个东西会偷懒,编译器会自动优化代码,比如:

 a=1;
 a=2;
 a=3;

这三条语句中的a的值可能会代表不同的意义,但在编译器看来直接就是a=3,它根本不管a之前是怎么变化的,只关注a最后的值,这就是编译器的优化。遇到这种情况我们就需要告诉编译器:a的每一次改变都是有意义的,你不可以优化a,必须关注a的每一次变化。volatile关键字就可以实现。

volatile简介

volatile是一个类型修饰符(type specifier).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。
volatile的变量是说这变量可能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。

volatile会告诉编译器,每一次都从变量的内存地址取读取变量的值,并不允许编译器对变量进行优化。一句话概括就是volatile让编译器直接存取原始内存地址

volatile经常作用的对象

1.硬件的寄存器值

就像前面说的,一般硬件运行时我们是通过其状态寄存器的值来了解硬件运行的状态,并以此为依据操作程序,所以对状态寄存器的值的实时性要求很高,如果使用编译器优化的话,可能一不留神就把状态寄存器的变化忽略了,这是坚决不允许存在的。所以volatile关键字的作用对象之一就是寄存器的值。

2.中断程序中的非自动变量

在中断程序中,有时会修改一些变量,修改后的变量会返回在其他函数中,其他函数会针对收到的变量做出反应,这也需要此变量的每一次变化都要记录,所以就要使用volatile关键字。

3.多任务环境下任务共享标志

在多任务环境下,会共享一些标志,比如在任务一中的定义的标志在任务二中可能被改变,这个时候如果读取标志的值的话,读取出来标志的值是任务一中的状态。为什么呢?
在任务A中当读取一个变量的值时,编译器会进行优化,将这个变量从内存读取到一个寄存器中,需要的时候就会从寄存器中读取数据,不会从内存中读取。所以,当这个变量在另外的任务B中被改变后,A中的寄存器中存的值还是以前的值(我理解的是俩个任务的寄存器不相干),这时候程序就发生了混乱,可能导致严重的后果。所以,我们需要让每一次读取标志的值都从内存中读取,这样就保证了多任务环境下的共享标志同步了,利用volatile关键字就可以实现。

小结

  • const可以与volatile共同修饰参数,典型的例子就是状态寄存器,const限定了程序不能轻易修改寄存器的值,volatile限定了每次都从其原始内存地址读取。

  • 指针也可以是volatile修饰,多用于中断程序中,当程序修改一个指针时就需要volatile。

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