C51中的volatile关键字

本文探讨了C语言中volatile关键字的作用及应用场景,特别是在多线程环境下的重要性。通过具体实例解释了如何避免因编译器优化而导致的变量值更新丢失问题。

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这几天写了个“怪”程序,说它“怪”,是因为在单片调试它的时候,有一个变量的值老是不变的。最典型的“怪”语句是:_uKey=P2;。结果_uKey的值还是初定义时的值(0x00),我被它气死了。上网问高手,好在用高手指点用volatile这个关键字。一用真的行了。我不理解这个关键字的含意,上网找了点资料,如下:

内存访问速度远不及CPU处理速度,为提高机器整体性能,在硬件上引入硬件高速缓存Cache,加速对内存的访问。
编译器优化常用的方法有:将内存变量缓存到寄存器;
由于访问寄存器的速度快于访内存,所以编译器一般 
都会作优化以减少访内存。如果变量加上volatile修饰,则编译器就不会对此变量 
的读写操作进行优化,即不通过寄存器缓冲而直接访内存。
C语言关键字volatile表明某个变量的值可能在外部被改变,因此对这些变量的存取不能缓存到寄存器,每次使用时需要重新存取。
该关键字在多线程环境下经常使用,因为在编写多线程的程序时,同一个变量可能被多个线程修改,而程序通过该变量同步各个线程,
对于C编译器来说,它并不知道这个值会被其他线程修改。自然就把它cache在寄存器里面。记住,C 编译器是没有线程概念的
volatile 的本意是指:这个值可能会在当前线程外部被改变。
下面有个例子:
volatile是“易变的” 意思
由于访问寄存器的速度要快过RAM,所以编译器一般都会作减少存取外部RAM的优化。比如:


bit bFlag=0;


int main(void)
{
...
while (1)
{
if (bFlag) dosomething();
}
}


/* 中断程序*/
void ISR(void)
{
bFlag=1;
}


程序的本意是希望ISR中断产生时,在main当中调用dosomething函数,但是,由于编译器判
断在main函数里面没有修改过bFlag,因此
可能只执行一次对从bFlag到某寄存器的读操作,然后每次if判断都只使用这个寄存器里面
的“bFlag副本”,导致dosomething永远也不会被调用。如果将将变量加上volatile修饰,
则编译器保证对此变量的读写操作都不会被优化(肯定执行)。此例中bFlag也应该如此说
明。
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;


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由不同意义;


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。
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