嵌入式中 volatile 用法

1、引言

volatile 影响编译器编译的结果,指出，volatile 变量是随时可能发生变化的，与volatile变量有关的运算，不要进行编译优化，以免出错，（VC++ 在产生release版可执行码时会进行编译优化，加volatile关键字的变量有关的运算，将不进行编译优化。）。 
例如：

volatile int i=10; 
int j = i; 
... 
int k = i; 

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2、volatile

volatile 告诉编译器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，因而编译器生成的可执行码会重新从i的地址读取数据放在k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k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，不会出错。

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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。搞嵌入式的家伙们经常同硬件、中断、RTOS等等打交道，所有这些都要求用到volatile变量。不懂得volatile的内容将会带来灾难。假设被面试者正确地回答了这是问题（嗯，怀疑是否会是这样），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; 
} 

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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) 这段代码有点变态。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; 
} 

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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; 
} 

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3、volatile 用法

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; 

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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; 

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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。

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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。

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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