C语言中关于关键字volatile的用法

只看该作者 · 2023-8-29 23:10

一、volatile关键字原理

提醒编译器，该关键字后面的变量随时会发生改变，在编译后的程序中，存储或读取该变量时，编译器不会对它进行优化处理，会直接从变量内存地址中直接处理数据。从而可以对特殊地址的稳定访问。

二、volatile用法

简单地说就是防止编译器对代码进行优化。比如如下程序：

Dat[2]=0x55;
Dat[2]=0x56;

对外部硬件而言，上述2条语句分别表示不同的操作，会产生2种不同的动作，但是编译器却会对上述2条语句进行优化，认为只有Dat[2]=0x56（即忽略前1条语句，只产生1条机器代码）。如果键入volatile，则编译器会逐一地进行编译并产生相应的机器代码（产生2条代码）。

再举一个例子：

int a = 10;
int b = a;
int c = a;

编译器在执行这段代码时会发现a变量未做相关操作，它会自动把上次读取a的值直接赋值给c，这时如果a是寄存器变量或者端口数据时，就会容易出问题，这时需要添加volatile变量如下：

volatile int a = 10;
int b = a;
int c = a;

这时，每次读取a变量的值都是直接从内存地址中获取。

一般在什么情况出现：

1）并行设备的硬件寄存器

2）一个中断服务子程序中会访问到的非自动变量（Non-automatic variables)

3）多线程应用中被几个任务共享的变量

一般说来，volatile用在如下的几个地方：
　　1）中断服务程序中修改的供其它程序检测的变量，需要加volatile；

当变量在触发某中断程序中修改，而编译器判断主函数里面没有修改该变量，因此可能只执行一次从内存到某寄存器的读操作，而后每次只会从该寄存器中读取变量副本，使得中断程序的操作被短路。
　　2）多任务环境下各任务间共享的标志，应该加volatile；

在本次线程内, 当读取一个变量时，编译器优化时有时会先把变量读取到一个寄存器中；以后，再取变量值时，就直接从寄存器中取值；当内存变量或寄存器变量在因别的线程等而改变了值，该寄存器的值不会相应改变，从而造成应用程序读取的值和实际的变量值不一致。
　　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由不同意义；

假设要对一个设备进行初始化，此设备的某一个寄存器为0xff800000。for(i=0;i< 10;i++) *output = i;前面循环半天都是废话，对最后的结果毫无影响，因为最终只是将output这个指针赋值为9，省略了对该硬件IO端口反复读的操作。