violate关键字的用法

本文详细解析了C/C++中volatile关键字的用途与实现原理,包括如何防止编译器优化、确保变量读写的可见性等问题,并列举了几种常见应用场景。

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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:
    
    static int i=0;
    
    int main(void)
    {
    ...
    while (1)
    {
    if (i) dosomething();
    }
    }
    
    /* Interrupt service routine. */
    void ISR_2(void)
    {
    i=1;
    }
    
    程序的本意是希望ISR_2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i,因此
    可能只执行一次对从i到某寄存器的读***作,然后每次if判断都只使用这个寄存器里面的“i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***作都不会被优化(肯定执行)。此例中i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。
    
    
    
    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。
    
    前面有人说volatile可以保证对内存***作的原子性,这种说法不大准确,其一,x86需要LOCK前缀才能在SMP下保证原子性,其二,RISC根本不能对内存直接运算,要保证原子性得用别的方法,如atomic_inc。
    
    对于jiffies,它已经声明为volatile变量,我认为直接用jiffies++就可以了,没必要用那种复杂的形式,因为那样也不能保证原子性。
    
    你可能不知道在Pentium及后续CPU中,下面两组指令
    
    inc jiffies
    ;;
    mov jiffies, %eax
    inc %eax
    mov %eax, jiffies
    
    作用相同,但一条指令反而不如三条指令快。
转自《海涛的笔记》

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