嵌入式C语言中的volatile关键字

/*********以下是转载《16道嵌入式C语言面试题中的一题》***********/

关键字volatile有什么含意 并给出三个不同的例子。 
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。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。嵌入式系统程序员经常同硬件、中断、RTOS等等打交道，所用这些都要求vo 
latile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（嗯，怀疑这否会是这样），我将稍微深究一下，看 
一下这家伙是不是直正懂得volatile完全的重要性。 
1). 一个参数既可以是const还可以是volatile吗？解释为什么。 
2). 一个指针可以是volatile 吗？解释为什么。 
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因为它可能被意想不到地改变。 
它是const因为程序不应该试图去修改它。 
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). 这段代码的有个恶作剧。这段代码的目的是用来返指针*ptr指向值的平方，但是，由 
于*ptr指向一个volatile型参数，编译器将产生类似下面的代码： 
int square(volatile int *ptr) 
{ 
int a,b; 
a = *ptr; 
b = *ptr; 
return a * b; 
} 
由于*ptr的值可能被意想不到地该变，因此a和b可能是不同的。结果，这段代码可能返不 
是你所期望的平方值！正确的代码如下： 
long square(volatile int *ptr) 
{ 
int a; 
a = *ptr; 
return a * a; 
} 

/***********End**********************/

开始接触达芬奇平台上的嵌入式开发也有快两个月了，各种途径中都没有遇到过violate这个关键字，看完上面这段话还不是很清楚，于是又看了另一篇文章。

/******** 以下转载至  小鱼儿's blog******************/

volatile关键字是一种类型修饰符，用它声明的类型变量表示可以被某些编译器未知的因素更改。

用volatile关键字声明的变量i每一次被访问时，执行部件都会从i相应的内存单元中取出i的值。

没有用volatile关键字声明的变量i在被访问的时候可能直接从cpu的寄存器中取值（因为之前i被访问过，也就是说之前就从内存中取出i的值保存到某个寄存器中），之所以直接从寄存器中取值，而不去内存中取值，是因为编译器优化代码的结果（访问cpu寄存器比访问ram快的多）。

以上两种情况的区别在于被编译成汇编代码之后，两者是不一样的。之所以这样做是因为变量i可能会经常变化，保证对特殊地址的稳定访问。

＝＝＝＝＝以下为转载＝＝＝＝＝＝

volatile关键字是一种类型修饰符，用它声明的类型变量表示可以被某些编译器未知的因素更改

，比如：操作系统、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

代码就不再进行优化，从而可以提供对特殊地址的稳定访问。

使用该关键字的例子如下：
int volatile nVint;
　　当要求使用volatile 声明的变量的值的时候，系统总是重新从它所在的内存读取数据，即

使它前面的指令刚刚从该处读取过数据。而且读取的数据立刻被保存。

例如：
volatile int i=10;
int a = i;
...
//其他代码，并未明确告诉编译器，对i进行过操作

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，因而编

译器生成的汇编代码会重新从i的地址读取数据放在b中。而优化做法是，由于编译器发现两次从

i读数据的代码之间的代码没有对i进行过操作，它会自动把上次读的数据放在b中。而不是重新

从i里面读。这样以来，如果i是一个寄存器变量或者表示一个端口数据就容易出错，所以说vola

tile可以保证对特殊地址的稳定访问。
　　注意，在vc6中，一般调试模式没有进行代码优化，所以这个关键字的作用看不出来。下面

通过插入汇编代码，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
void main()
{
 int i=10;
 int a = i;
 
 printf("i= %d\n",a);
 //下面汇编语句的作用就是改变内存中i的值，但是又不让编译器知道
 __asm {
  mov dword ptr [ebp-4], 20h
 }
 
 int b = i;
 printf("i= %d\n",b);
}      
然后，在调试版本模式运行程序，输出结果如下：
i = 10
i = 32
然后，在release版本模式运行程序，输出结果如下：
i = 10
i = 10
输出的结果明显表明，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，我们把 i的声明加上volatile关键字，看看有什么变化：
＃i nclude
void main()
{
 volatile int i=10;
 int a = i;
 
 printf("i= %d\n",a);
 __asm {
  mov dword ptr [ebp-4], 20h
 }
 
 int b = i;
 printf("i= %d\n",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作用！

/*************** End *********************/

链接地址：http://blog.chinaunix.net/u/21277/showart_238959.html。

在VC下遇到的可能性比较小，但在嵌入式环境下这就是必须了解的了，而且今后达芬奇上的C程序可能需要嵌入汇编来进行优化，以后的开发中要注意这个问题了。

这样看来，volatile关键字的作用在于提醒编译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；通过这种方式也就给了volatile定义的变量被线程或中断服务子程序共享使用的能力，否则即使变量在中断中修改了，终端返回后读到的值仍然是修改之前的值，这样的程序会出现这样那样不可预知的bug。