讲讲C++中的volatile关键字

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autumn 2023-07-20 11:40:25 博主文章分类：C++ 基础

文章标签 c++ 编译器优化任务调度多线程 文章分类 JavaScript 前端开发

讲讲C++中的volatile关键字

by Caizhi

引子1

猜猜看，下面这段代码有什么问题：

void            Delay(           UINT32            n)          


           {          


                      while           (—n);          


           }

答案：

本来代码完全正常，但是为了优化性能，打开了编译器的优化。但是发现这个函数被编译器优化掉了。为了防止被优化掉，需要给函数的参数加上volatile：

void            Delay(           volatile            UINT32            n)          


           {          


                      while           (—n);          


           }

引子2

再猜猜看，这段代码有什么问题：



           int            square(           volatile            int            *ptr)           


           {           


                      return            *ptr * *ptr;           


           }

答案：

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：

int            square(           volatile            int            *ptr)            


           {           


                      int            a;           


                      a = *ptr;           


                      return            a * a;           


           }

正文

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。由于访问寄存器的速度要快过RAM，所以编译器一般都会作减少存取外部RAM的优化。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。

volatile的本意是“易变的”，不过翻译成“直接存取原始内存地址”更为合适。“易变”是因为外在因素引起的，象多线程，中断等，并不是因为用volatile修饰了的变量就是“易变”了，假如没有外因，即使用volatile定义，它也不会变化。

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。

对于这样的代码：

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volatile可以保证对特殊地址的稳定访问。

一般说来，volatile用在如下的几个地方：