《C和指针》入门笔记——第二章

整个第二章就大概讲了个编译的过程。原来没用linux时候都是用VC的，

看了这章以后 决定以后可以多尝试用用Gcc或者linux下的eclipse。

这章很短，主要是看到一个被保留的关键字 原来根本没去查过，今天好好看了看 大概了解了一下，给以后在后几章应用的时候 提供个思路。这个关键字是volatile（[ˈvɔlətail]）。

原来在头文件里看见过类似：(*(volatile unsigned *)0x4F000000)的句子，一直没求甚解。今天找到两篇文章 一是从编译器角度说的，另一个是从寄存器角度说的，都说的挺明白的。

第一个原文地址：http://www.eefocus.com/zouyitao/blog/07-10/75309_4c98c.html

嵌入式编程中经常用到 volatile这个关键字，在网上查了下他的用法可以归结为以下两点：

一：告诉compiler不能做任何优化

   比如要往某一地址送两指令：  
   int   *ip   =...;   //设备地址  
   *ip   =   1;   //第一个指令  
   *ip   =   2;   //第二个指令  
   以上程序compiler可能做优化而成：  
   int   *ip   =   ...;  
   *ip   =   2;  
   结果第一个指令丢失。如果用volatile, compiler就不允许做任何的优化，从而保证程序的原意：  
   volatile   int   *ip   =   ...;  
   *ip   =   1;  
   *ip   =   2;  
   即使你要compiler做优化，它也不会把两次付值语句间化为一。它只能做其它的优化。这对device   driver程序员很有用。

二：表示用volatile定义的变量会在程序外被改变,每次都必须从内存中读取，而不能把他放在cache或寄存器中重复使用。

   如  volatile   char   a;   
       a=0;  
       while(!a){  
          //do   some   things;   
      }   
      doother();  
   如果没有   volatile   doother()不会被执行

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在百度文库找到一篇 针对内存和存贮器的，说的挺明白：

#define RAM_ADDR     (*(volatile unsigned long *)0x0000555F)

    然后就可以用 C 语言对这个内存地址进行读写操作了 

    读：tmp = RAM_ADDR； 

    写：RAM_ADDR = 0x55； 

定义 volatile 是因为它的值可能会改变，大家都知道为什么改变了； 

如果在一个循环操作中需要不停地判断一个内存数据，例如要等待 RAM_ADDR 的I 标志位置

位， 因为 RAM_ADDR 也是映射在 SRAM 空间， 为了加快速度，编译器可能会编译出这样的代码：

把 RAM_ADDR 读取到 Register 中，然后不停地判断 Register 相应位。而不会再读取

RAM_ADDR，这样当然是不行了，因为程序或其它事件（中断等）会改变 RAM_ADDR，结果很

可能是一个死循环出不来了。如果定义成 volatile 型变量，编译的代码是这样的：每次要

操作一个变量的时候都从内存中读取一次。 

#define rGPACON(*(volatile unsigned long *)0x56000000)

对于不同的计算机体系结构，设备可能是端口映射，也可能是内存映射的。如果系统结构支

持独立的 IO地址空间，并且是端口映射，就必须使用汇编语言完成实际对设备的控制，因

为 C 语言并没有提供真正的“端口”的概念。如果是内存映射，那就方便的多了。  

 

举个例子，比如像寄存器 A（地址假定为 0x48000000）写入数据 0x01，那么就可以这样设

置了。 

#define A (*(volatile unsigned long *)0x48000000)
...
     A = 0x01;
...

    这实际上就是内存映射机制的方便性了。其中 volatile 关键字是嵌入式系统开发的一个重要特点。上述表达式拆开来分析，

首先(volatile unsigned long *)0x48000000的意思是把 0x48000000 强制转换成 volatile unsigned long 类型的指针，暂记为 p，

那么就是#define  A  *p， 即A 为P 指针指向位置的内容了。 这里就是通过内存寻址访问到寄存器 A，

可以读/写操作。 

用 GCC 编译时。volatile 所指示的寄存器不进行优化！

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还有一篇比较杂http://blog.21ic.com/user1/2949/archives/2007/35599.html

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最后一个是CSDN上 一位大哥的总结，这个比较犀利：

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小心地重新读取这个变量的值，而不是使用保存在寄存器里的备份。

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；

volatile的语法和const的是一样的，但是volatile的意思是“在编译器认识的范围外，这个数据可以改变”。环境正在改变数据（可能通过多任务、多线程或者中断处理），所以，volatile告诉编译器不要擅自做出有关该数据的任何假定，优化期间尤其如此。

volatile的本意是一般有两种说法--1.“暂态的”；2.“易变的”。
　　其实Volatile是由于编译器优化所造成的一个Bug而引入的关键字。
　　int a = 10;
　　int b = a;
　　int c = a;
　　理论上来讲每次使用a的时候都应该从a的地址来读取变量值，但是这存在一个效率问题，就是每次使用a都要去内存中取变量值，然后再通过系统总线传到 CPU处理，这样开销会很大。所以那些编译器优化者故作聪明，把a读进CPU的cache里，像上面的代码，假如a在赋值期间没有被改变，就直接从CPU 的cache里取a的副本来进行赋值。但是bug也显而易见，当a在赋给b之后，可能a已经被另一个线程改变而重新写回了内存，但这个线程并不知道，依旧按照原来的计划从CPU的cache里读a的副本进来赋值给c，结果不幸发生了。
　　于是编译器的开发者为了补救这一bug，提供了一个Volatile让开发人员为他们的过失埋单，或者说提供给开发人员了一个选择效率的权利。当变量加上了Volatile时，编译器就老老实实的每次都从内存中读取这个变量值，否则就还按照优化的方案从cache里读。

volotile -->该变量为一个共享变量,也就是说会有除了本程序之外的其他途径对其值进行更改,如多线程,或是其他的运行程序.
也就是防止编译器对其进行优化而造成不必要的麻烦
一般与const一起用在某些变量的定义中，如const volatile unsigned char *port=0x30

const volatile禁止编译器优化，所谓编译器优化是指当一个变量被声明为const时，编译器认为该变量在某一段代码（如一个函数）中不会发生改变，就会将该变量存储到CPU的寄存器，从CPU寄存器读写数据的速度要远远快于从内存读取数据。
const volatile禁用了编译器优化，也就是说，不允许将该数据保存到CPU寄存器。
保存到CPU寄存器的变量可能在某些情况下被改编，例如，另一个线程可能会改变该寄存器得值， 这样就会导致你原本以为是const的变量发生了改变，导致了bug。
使用const volatile声明就避免了这种情况。

1、volatile 是保证访问的变量不被编译器优化
比如申请的变量 a = 1; 如果嵌入汇编饶开编译器
将a地址内容1改变掉
而你不加volatile就还是原来的1
如果加了则会保证每次数据均是从a的地址处读出
2、寄存器操作一定要加! 一般的驱动程序里的端口操作也需要加, volatile只是保证你每次取变量地址都是从此变量的源地址取值! 比如声明 一个变量uint16 PortAddress=0x0001; 下面的代码中再也没有对 PortAddress进行赋值,如果没加 volatile,则你每次用PortAddress变量时系统会直接取1, 而不是去PortAddress的地址去取他的值,如果 PortAddress是硬件相关的,则可能会因为硬件的原因把他的值改变了(不再是0x0001),从而造成运行出错!
一句话： 取消编译器对此修饰变量的任何优化， 所有对此数据操作都去相应地址中读写 而不会取自因优化而暂存的寄存器中。
用volatile关键字声明变量，是用来告诉编译器每次对此变量的引用都需要从内存地址中读取，即取消编译器对此变量的优化编译。
没用volatile声明的变量，当某次引用时，被编译器从内存地址中读取到AX寄存器，那么在其后的引用中，如果AX寄存器没有被改编，那么编译器会优化成直接读取AX寄存器。
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