volatile的意义及用法

        一个定义为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。下面是volatile变量的几个例子:

1). 并行设备的硬件寄存器(如:状态寄存器)

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

一般用在多线程程序中,以避免在其中一个线程操作该变量时,将其拷贝入寄存器。A线程将变量复制入寄存器,然后进入循环,反复检测寄存器的值是否满足一定条件(它期待B线程改变变量的值。

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)。

volatile 的含义

volatile总是与优化有关,编译器有一种技术叫做数据流分析,分析程序中的变量在哪里赋值、在哪里使用、在哪里失效,分析结果可以用于常量合并,常量传播等优化,进一步可以死代码消除。但有时这些优化不是程序所需要的,这时可以用volatile关键字禁止做这些优化,volatile的字面含义是易变的,它有下面的作用:

1 不会在两个***作之间把volatile变量缓存在寄存器中。在多任务、中断、甚至setjmp环境下,变量可能被其他的程序改变,编译器 自己无法知道,volatile就是告诉编译器这种情况。

2 不做常量合并、常量传播等优化,所以像下面的代码:
volatile int i = 1;
if (i > 0) ...

if的条件不会当作无条件真。

3 对volatile变量的读写不会被优化掉。如果你对一个变量赋值但后面没用到,编译器常常可以省略那个赋值***作,然而对Memory Mapped IO的处理是不能这样优化的。

### volatile static关键字组合的作用和用法 在C或C++中,`volatile` 和 `static` 是两个具有不同作用的关键字,它们的组合使用可以实现特定的功能。以下是两者的具体含义以及组合使用时的意义: #### 1. `volatile` 的作用 `volatile` 关键字用于告诉编译器,某个变量的值可能会被程序外部的因素(如硬件中断、多线程环境等)修改,因此编译器不能对该变量进行优化。每次访问该变量时,都必须从内存中读取其最新值,而不是使用寄存器中的缓存值[^3]。 例如: ```c volatile int flag; ``` 上述代码表示 `flag` 是一个可能被外部修改的变量编译器不会对其进行优化。 #### 2. `static` 的作用 `static` 关键字有多种用途,当修饰全局变量时,它限制了变量的作用域为当前文件;当修饰局部变量时,它使变量的生命周期扩展到整个程序运行期间[^4]。 例如: ```c static int count = 0; ``` 上述代码表示 `count` 是一个静态变量,在多次函数调用之间保留其值。 #### 3. `volatile static` 的组合使用 当 `volatile` 和 `static` 组合使用时,表示该变量是静态存储的,并且其值可能会被程序外部的因素修改。具体来说: - **静态存储**:`static` 确保变量在程序运行期间始终存在,而不是在函数调用结束后被销毁。 - **防止优化**:`volatile` 确保编译器不会对该变量进行优化,每次访问时都会从内存中读取最新值。 这种组合通常用于以下场景: - 在嵌入式系统中,某些硬件寄存器的值可能会被外部设备修改,而这些寄存器的值需要在整个程序运行期间保持可用。 - 在多线程环境中,某些静态变量的值可能会被其他线程修改。 例如: ```c volatile static int hardware_register; ``` 上述代码表示 `hardware_register` 是一个静态变量,其值可能会被外部硬件修改,因此每次访问时都需要从内存中读取最新值。 #### 4. 示例代码 以下是一个结合 `volatile` 和 `static` 的示例代码: ```c #include <stdio.h> void check_hardware_status() { // 定义一个静态的 volatile 变量 volatile static int hardware_status = 0; // 模拟硬件状态变化 if (hardware_status == 0) { printf("Hardware is off.\n"); hardware_status = 1; // 假设硬件被开启 } else { printf("Hardware is on.\n"); } } int main() { check_hardware_status(); // 输出 "Hardware is off." check_hardware_status(); // 输出 "Hardware is on." return 0; } ``` 在这个例子中,`hardware_status` 是一个静态变量,其值在多次函数调用之间保持不变。同时,由于它是 `volatile` 的,编译器不会对其进行优化,确保每次访问时都能获取最新的值。 ###
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