为什么C中需要挥发性?它的用途是什么?它会做什么?
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Volatile也很有用,当你想强制编译器不优化特定的代码序列时(例如编写一个微基准测试)。
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在我看来,你不应该对volatile期望太高。为了说明这一点,看看尼尔斯·派彭布林克(Nils Pipenbrinck)的高票数回答中的例子。
我想说,他的例子并不适用于volatile。Volatile只用于: 阻止编译器进行有用和理想的优化。这与线程安全、原子访问甚至内存顺序无关。
在这个例子中:
void SendCommand (volatile MyHardwareGadget * gadget, int command, int data)
{
// wait while the gadget is busy:
while (gadget->isbusy)
{
// do nothing here.
}
// set data first:
gadget->data = data;
// writing the command starts the action:
gadget->command = command;
}
gadget->data = gadget->command = command之前的数据仅由编译器在编译后的代码中保证。在运行时,处理器仍然可能根据处理器架构对数据和命令分配进行重新排序。硬件可能会得到错误的数据(假设gadget映射到硬件I/O)。数据和命令分配之间需要内存屏障。
它不允许编译器自动改变变量的值。易失性变量用于动态使用。
Volatile告诉编译器你的变量可以通过其他方式被改变,而不是通过访问它的代码。例如,它可能是一个I/ o映射的内存位置。如果在这种情况下没有指定这一点,一些变量访问可以被优化,例如,它的内容可以保存在寄存器中,并且内存位置不会再次读入。
volatile在C语言中实际上是为了不自动缓存变量的值而存在的。它会告诉编译器不要缓存这个变量的值。因此,每次遇到给定的volatile变量时,它都会生成代码从主存中获取它的值。之所以使用这种机制,是因为该值在任何时候都可以被操作系统或任何中断修改。所以使用volatile可以帮助我们每次都重新访问值。
Volatile告诉编译器不要优化与Volatile变量有关的任何东西。
至少有三个常见的原因使用它,所有的情况下,变量的值可以改变,而不需要从可见代码的操作:
当您与改变值本身的硬件进行交互时 当另一个线程运行时也使用了该变量 当有一个可能改变变量值的信号处理程序时。
假设你有一小块硬件被映射到RAM的某个地方,它有两个地址:一个命令端口和一个数据端口:
typedef struct
{
int command;
int data;
int isBusy;
} MyHardwareGadget;
现在你想要发送一些命令:
void SendCommand (MyHardwareGadget * gadget, int command, int data)
{
// wait while the gadget is busy:
while (gadget->isbusy)
{
// do nothing here.
}
// set data first:
gadget->data = data;
// writing the command starts the action:
gadget->command = command;
}
看起来很简单,但可能会失败,因为编译器可以随意更改数据和命令的写入顺序。这将导致我们的小工具使用之前的数据值发出命令。还可以看看busy循环中的wait。这个会被优化掉。编译器会尽量聪明,只读取一次isBusy的值,然后进入一个无限循环。这不是你想要的。
解决这个问题的方法是将指针gadget声明为volatile。这样编译器就会被强制执行你所写的内容。它不能删除内存赋值,不能在寄存器中缓存变量,也不能改变赋值的顺序
这是正确的版本:
void SendCommand (volatile MyHardwareGadget * gadget, int command, int data)
{
// wait while the gadget is busy:
while (gadget->isBusy)
{
// do nothing here.
}
// set data first:
gadget->data = data;
// writing the command starts the action:
gadget->command = command;
}