linux-volatile

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。精确地说就是， 优化器在用到这个变量时必须每次都当心地从新读取这个变量的值，而 不是使用保存在寄存器里的备份。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 
    回答不出这个问题的人是不会被雇佣的。我认为这是区分C程序员和嵌入式系统程序员的最基本的问题。嵌入式系统程序员常常同硬件、中断、RTOS等等打交道，所用这些都要求volatile变量。不懂得volatile内容将会带来灾难。 
    假设被面试者正确地回答了这是问题
    1). 一个参数既能够是const还能够是volatile吗？解释为何。 
    2). 一个指针能够是volatile 吗？解释为何。 
    3). 下面的函数有什么错误： 
         int square(volatile int *ptr) 
         { 
              return *ptr * *ptr; 
         } 
    下面是答案： 
    1). 是的。一个例子是 只读的状态寄存器。它是volatile由于它可能被意想不到地改变。它是const由于程序不该该试图去修改它。 
    2). 是的。尽管这并不很常见。一个例子是当一个中服务子程序修该一个指向一个buffer的指针时。 
    3). 这段代码的有个恶做剧。这段代码的目的是用来返指针*ptr指向值的平方，可是，因为*ptr指向一个volatile型参数，编译器将产生相似下面的代码： 
    int square(volatile int *ptr)  
    { 
         int a,b; 
         a = *ptr; 
         b = *ptr; 
         return a * b; 
     } 
    因为*ptr的值可能被意想不到地该变，所以a和b多是不一样的。结果，这段代码可能返不是你所指望的平方值！正确的代码以下： 
     long square(volatile int *ptr)  
     { 
            int a; 
            a = *ptr; 
            return a * a; 
     }

讲讲个人理解： （欢迎打板子...~~！）  关键在于两个地方：          1. 编译器的优化  (请高手帮我看看下面的理解)  在本次线程内, 当读取一个变量时，为提升存取速度，编译器优化时有时会先把变量读取到一个寄存器中；之后，再取变量值时，就直接从寄存器中取值；  当变量值在本线程里改变时，会同时把变量的新值copy到该寄存器中，以便保持一致  当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，从而形成应用程序读取的值和实际的变量值不一致  当该寄存器在因别的线程等而改变了值，原变量的值不会改变，从而形成应用程序读取的值和实际的变量值不一致   举一个不太准确的例子：   发薪资时，会计每次都把员工叫来登记他们的银行卡号；一次会计为了省事，没有即时登记，用了之前登记的银行卡号；恰好一个员工的银行卡丢了，已挂失该银行卡号；从而形成该员工领不到工资   员工 －－ 原始变量地址   银行卡号 －－ 原始变量在寄存器的备份   2. 在什么状况下会出现(如1楼所说)      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         补充： volatile应该解释为“直接存取原始内存地址”比较合适，“易变的”这种解释简直有点误导人；   “易变”是由于外在因素引发的，象多线程，中断等，并非由于用volatile修饰了的变量就是“易变”了，假如没有外因，即便用volatile定义，它也不会变化；  而用volatile定义以后，其实这个变量就不会因外于是变化了，能够放心使用了； 你们看看前面那种解释（易变的）是否是在误导人  －－－－－－－－－－－－简明示例以下：－－－－－－－－－－－－－－－－－－  volatile关键字是一种类型修饰符，用它声明的类型变量表示能够被某些编译器未知的因素更改，好比：操做系统、硬件或者其它线程等。遇到这个关键字声明的变量，编译器对访问该变量的代码就再也不进行优化，从而能够提供对特殊地址的稳定访问。  使用该关键字的例子以下：  int volatile nVint;  >>>>当要求使用volatile 声明的变量的值的时候，系统老是从新从它所在的内存读取数据，即便它前面的指令刚刚从该处读取过数据。并且读取的数据马上被保存。  例如：  volatile int i=10;  int a = i;  ...  //其余代码，并未明确告诉编译器，对i进行过操做  int b = i;  >>>>volatile 指出 i是随时可能发生变化的，每次使用它的时候必须从i的地址中读取，于是编译器生成的汇编代码会从新从i的地址读取数据放在b中。而优化作法是，因为编译器发现两次从i读数据的代码之间的代码没有对i进行过操做，它会自动把上次读的数据放在b中。而不是从新从i里面读。这样以来，若是i是一个寄存器变量或者表示一个端口数据就容易出错，因此说volatile能够保证对特殊地址的稳定访问。  >>>>注意，在vc6中，通常调试模式没有进行代码优化，因此这个关键字的做用看不出来。下面经过插入汇编代码，测试有无volatile关键字，对程序最终代码的影响：  >>>>首先，用classwizard建一个win32 console工程，插入一个voltest.cpp文件，输入下面的代码：  >>  ＃i nclude <stdio.h>  void main()  {  int i=10;  int a = i;  printf("i= %d",a);  //下面汇编语句的做用就是改变内存中i的值，可是又不让编译器知道  __asm {  mov dword ptr [ebp-4], 20h  }  int b = i;  printf("i= %d",b);  }        而后，在调试版本模式运行程序，输出结果以下：  i = 10  i = 32  而后，在release版本模式运行程序，输出结果以下：  i = 10  i = 10  输出的结果明显代表，release模式下，编译器对代码进行了优化，第二次没有输出正确的i值。下面，咱们把 i的声明加上volatile关键字，看看有什么变化：  ＃i nclude <stdio.h>  void main()  {  volatile int i=10;  int a = i;  printf("i= %d",a);  __asm {  mov dword ptr [ebp-4], 20h  }  int b = i;  printf("i= %d",b);  }        分别在调试版本和release版本运行程序，输出都是：  i = 10  i = 32  这说明这个关键字发挥了它的做用！  －－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－  volatile对应的变量可能在你的程序自己不知道的状况下发生改变  好比多线程的程序，共同访问的内存当中，多个程序均可以操纵这个变量  你本身的程序，是没法断定合适这个变量会发生变化  还好比，他和一个外部设备的某个状态对应，当外部设备发生操做的时候，经过驱动程序和中断事件，系统改变了这个变量的数值，而你的程序并不知道。  对于volatile类型的变量，系统每次用到他的时候都是直接从对应的内存当中提取，而不会利用cache当中的原有数值，以适应它的未知什么时候会发生的变化，系统对这种变量的处理不会作优化——显然也是由于它的数值随时均可能变化的状况。  --------------------------------------------------------------------------------  典型的例子  for ( int i=0; i<100000; i++);  这个语句用来测试空循环的速度的  可是编译器确定要把它优化掉，根本就不执行  若是你写成   for ( volatile int i=0; i<100000; i++);  它就会执行了  volatile的本意是“易变的”   因为访问寄存器的速度要快过RAM，因此编译器通常都会做减小存取外部RAM的优化。好比：  static int i=0;  int main(void)  {  ...  while (1)  {  if (i) dosomething();  }  }  /* Interrupt service routine. */  void ISR_2(void)  {  i=1;  }  程序的本意是但愿ISR_2中断产生时，在main当中调用dosomething函数，可是，因为编译器判断在main函数里面没有修改过i，所以 可能只执行一次对从i到某寄存器的读操做，而后每次if判断都只使用这个寄存器里面的“i副本”，致使dosomething永远也不会被  调用。若是将将变量加上volatile修饰，则编译器保证对此变量的读写操做都不会被优化（确定执行）。此例中i也应该如此说明。  通常说来，volatile用在以下的几个地方：  一、中断服务程序中修改的供其它程序检测的变量须要加volatile；  二、多任务环境下各任务间共享的标志应该加volatile；  三、存储器映射的硬件寄存器一般也要加volatile说明，由于每次对它的读写均可能由不一样意义；  另外，以上这几种状况常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中能够经过关中断来实  现，2中能够禁止任务调度，3中则只能依靠硬件的良好设计了。