嵌入式C語言中的volatile關鍵字

/*********以下是轉載《16道嵌入式C語言面試題中的一題》***********/

關鍵字volatile有什麼含意 并給出三個不同的例子。 

一個定義為volatile的變量是說這變量可能會被意想不到地改變，這樣，編譯器就不會去 

假設這個變量的值了。精确地說就是，優化器在用到這個變量時必須每次都小心地重新讀 

取這個變量的值，而不是使用儲存在寄存器裡的備份。下面是volatile變量的幾個例子： 

1). 并行裝置的硬體寄存器（如：狀态寄存器） 

2). 一個中斷服務子程式中會通路到的非自動變量(Non-automatic variables) 

3). 多線程應用中被幾個任務共享的變量 

回答不出這個問題的人是不會被雇傭的。我認為這是區分C程式員和嵌入式系統程式員的最 

基本的問題。嵌入式系統程式員經常同硬體、中斷、RTOS等等打交道，所用這些都要求vo 

latile變量。不懂得volatile内容将會帶來災難。 

假設被面試者正确地回答了這是問題（嗯，懷疑這否會是這樣），我将稍微深究一下，看 

一下這家夥是不是直正懂得volatile完全的重要性。 

1). 一個參數既可以是const還可以是volatile嗎？解釋為什麼。 

2). 一個指針可以是volatile 嗎？解釋為什麼。 

3). 下面的函數有什麼錯誤： 

int square(volatile int *ptr) 

{ 

return *ptr * *ptr; 

} 

下面是答案： 

1). 是的。一個例子是隻讀的狀态寄存器。它是volatile因為它可能被意想不到地改變。 

它是const因為程式不應該試圖去修改它。 

2). 是的。盡管這并不很常見。一個例子是當一個中服務子程式修該一個指向一個buffer 

的指針時。 

3). 這段代碼的有個惡作劇。這段代碼的目的是用來返指針*ptr指向值的平方，但是，由 

于*ptr指向一個volatile型參數，編譯器将産生類似下面的代碼： 

int a,b; 

a = *ptr; 

b = *ptr; 

return a * b; 

由于*ptr的值可能被意想不到地該變，是以a和b可能是不同的。結果，這段代碼可能返不 

是你所期望的平方值！正确的代碼如下： 

long square(volatile int *ptr) 

int a; 

return a * a; 

}

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

開始接觸達芬奇平台上的嵌入式開發也有快兩個月了，各種途徑中都沒有遇到過violate這個關鍵字，看完上面這段話還不是很清楚，于是又看了另一篇文章。

/******** 以下轉載至 小魚兒's blog******************/

volatile關鍵字是一種類型修飾符，用它聲明的類型變量表示可以被某些編譯器未知的因素更改。

用volatile關鍵字聲明的變量i每一次被通路時，執行部件都會從i相應的記憶體單元中取出i的值。

沒有用volatile關鍵字聲明的變量i在被通路的時候可能直接從cpu的寄存器中取值（因為之前i被通路過，也就是說之前就從記憶體中取出i的值儲存到某個寄存器中），之是以直接從寄存器中取值，而不去記憶體中取值，是因為編譯器優化代碼的結果（通路cpu寄存器比通路ram快的多）。

以上兩種情況的差別在于被編譯成彙編代碼之後，兩者是不一樣的。之是以這樣做是因為變量i可能會經常變化，保證對特殊位址的穩定通路。

＝＝＝＝＝以下為轉載＝＝＝＝＝＝

volatile關鍵字是一種類型修飾符，用它聲明的類型變量表示可以被某些編譯器未知的因素更改

，比如：作業系統、硬體或者其它線程等。遇到這個關鍵字聲明的變量，編譯器對通路該變量的

代碼就不再進行優化，進而可以提供對特殊位址的穩定通路。

使用該關鍵字的例子如下：

int volatile nVint;

當要求使用volatile 聲明的變量的值的時候，系統總是重新從它所在的記憶體讀取資料，即

使它前面的指令剛剛從該處讀取過資料。而且讀取的資料立刻被儲存。

例如：

volatile int i=10;

int a = i;

...

//其他代碼，并未明确告訴編譯器，對i進行過操作

int b = i;

volatile 指出 i是随時可能發生變化的，每次使用它的時候必須從i的位址中讀取，因而編

譯器生成的彙編代碼會重新從i的位址讀取資料放在b中。而優化做法是，由于編譯器發現兩次從

i讀資料的代碼之間的代碼沒有對i進行過操作，它會自動把上次讀的資料放在b中。而不是重新

從i裡面讀。這樣以來，如果i是一個寄存器變量或者表示一個端口資料就容易出錯，是以說vola

tile可以保證對特殊位址的穩定通路。

注意，在vc6中，一般調試模式沒有進行代碼優化，是以這個關鍵字的作用看不出來。下面

通過插入彙編代碼，測試有無volatile關鍵字，對程式最終代碼的影響：

首先，用classwizard建一個win32 console工程，插入一個voltest.cpp檔案，輸入下面的

代碼：

＃i nclude <stdio.h>

void main()

{

int i=10;

printf("i= %d/n",a);

//下面彙編語句的作用就是改變記憶體中i的值，但是又不讓編譯器知道

__asm {

mov dword ptr [ebp-4], 20h

printf("i= %d/n",b);

然後，在調試版本模式運作程式，輸出結果如下：

i = 10

i = 32

然後，在release版本模式運作程式，輸出結果如下：

輸出的結果明顯表明，release模式下，編譯器對代碼進行了優化，第二次沒有輸出正确的i值。

下面，我們把 i的聲明加上volatile關鍵字，看看有什麼變化：

分别在調試版本和release版本運作程式，輸出都是：

這說明這個關鍵字發揮了它的作用！

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

在VC下遇到的可能性比較小，但在嵌入式環境下這就是必須了解的了，而且今後達芬奇上的C程式可能需要嵌入彙編來進行優化，以後的開發中要注意這個問題了。

這樣看來，volatile關鍵字的作用在于提醒編譯器在用到這個變量時必須每次都小心地重新讀取這個變量的值，而不是使用儲存在寄存器裡的備份；通過這種方式也就給了volatile定義的變量被線程或中斷服務子程式共享使用的能力，否則即使變量在中斷中修改了，終端傳回後讀到的值仍然是修改之前的值，這樣的程式會出現這樣那樣不可預知的bug。

本文轉自lilin9105 51CTO部落格，原文連結：http://blog.51cto.com/7071976/1300401，如需轉載請自行聯系原作者