C语言中的一些关键字

volatile关键字

volatile关键字以前用的很少，但是在进行nRF51822定时器编程时，碰到在如下程序段，结合程序分析volatile关键字的作用。

#include "nrf51.h"
#include "nrf_gpio.h"
#include "led.h"
#include "time.h"
#include 
#include 



/**
 * @brief Function for timer initialization.
 */
static volatile NRF_TIMER_Type * timer_init(timer_t timer)
{
    volatile NRF_TIMER_Type * p_timer;

    // 开始16 MHz晶振.
    NRF_CLOCK->EVENTS_HFCLKSTARTED  = 0;
    NRF_CLOCK->TASKS_HFCLKSTART     = 1;

    // 等待外部振荡器启动
    while (NRF_CLOCK->EVENTS_HFCLKSTARTED == 0) 
    {
        // Do nothing.
    }

    switch (timer)
    {
        case TIMER0:
            p_timer = NRF_TIMER0;
            break;

        case TIMER1:
            p_timer = NRF_TIMER1;
            break;

        case TIMER2:
            p_timer = NRF_TIMER2;
            break;

        default:
            p_timer = 0;
            break;
    }
    return p_timer;
}


/** @brief Function for using the peripheral hardware timers to generate an event after requested number of milliseconds.
 *
 * @param[in] timer Timer to be used for delay, values from @ref p_timer
 * @param[in] number_of_ms Number of milliseconds the timer will count.
 * @note This function will power ON the requested timer, wait until the delay, and then power OFF that timer.
 */

void nrf_timer_delay_ms(timer_t timer, uint_fast16_t volatile number_of_ms)
{
    volatile NRF_TIMER_Type * p_timer = timer_init(timer);

    if (p_timer == 0) 
    {
        while(true) 
        {
            // Do nothing.
        }
    }

    p_timer->MODE           = TIMER_MODE_MODE_Timer;        // 设置为定时器模式
    p_timer->PRESCALER      = 9;                            // Prescaler 9 produces 31250 Hz timer frequency => 1 tick = 32 us.
    p_timer->BITMODE        = TIMER_BITMODE_BITMODE_16Bit;  // 16 bit 模式.
    p_timer->TASKS_CLEAR    = 1;                            // 清定时器.
    
    // With 32 us ticks, we need to multiply by 31.25 to get milliseconds.
    p_timer->CC[0]          = number_of_ms * 31;
    p_timer->CC[0]         += number_of_ms / 4; 
    p_timer->TASKS_START    = 1;                    // Start timer.

    while (p_timer->EVENTS_COMPARE[0] == 0)
    {
        // Do nothing.
    }

    p_timer->EVENTS_COMPARE[0]  = 0;
    p_timer->TASKS_STOP         = 1;                // Stop timer.
}
/** @} */

在分析程序之前，先来介绍一下volatile关键字。在这里是根据《C语言深度解剖》一书的理解来写的。

volatile本身的意思就是易变的、不稳定的意思。而C语言在编译的时候往往会对程序进行优化，但是对一些特殊的地址进行优化可能会得到适得其反的效果（在这里仅仅是自己得到的理论，还没有验证与碰到过）。因此，在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。下面是关于volatile关键字对比的两个例子。

int i=10;
int j=i;		//1语句
int k=i;		//2语句

此时编译器对代码进行优化，由于1语句和2语句之间变量i并没有被赋值，也就是i的值没有发生改变，所以编译器在1语句时从内存中取出i的值赋给j之后，这个值并没有被丢掉，而是在2语句时继续用这个值给k赋值。编译器不会生成出汇编代码重新从内存里取i的值，这样提高了效率。

另一个例子：

volatile int i=10;
int j=i;		//3语句
int k=i;		//4语句

此时，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内存中取出i的值，因而编译器生成的汇编代码会重新从i的地址处读取数据放在k中。

如果i是一个寄存器变量，表示一个端口数据或者是多个线程共享数据，那么就容易出错，所以说volatile可以保证对特殊地址的稳定访问。

总结：  volatile提醒编译器它后面所定义的变量随时都有可能改变，因此编译后的程序每次需要存储或读取这个变量的时候，都会直接从变量地址中读取数据。如果没有volatile关键字，则编译器可能优化读取和存储，可能暂时使用寄存器中的值，如果这个变量由别的程序更新了的话，将出现不一致的现象。

简单来说，就是自己所定义的变量在程序运行过程中一直会变，如果希望这个值被正确处理，就需要每次从内存中去读这个值，这样就不会有错误了，volatile关键字就是这个作用。

一般来说，volatile关键字用在如下的几个地方：

1、中断服务程序中修改的供其他程序检测的变量需要加volatile；

2、多任务环境下各任务间共享的标志应该加volatile；

3、存储器映射的硬件寄存器通常也要加volatile说明，因此每次对它的读写都可能有不同意义。

了解了这么多关于volatile关键字的知识以及用法，现在来分析nRF51822定时器程序。

在nRF51822中，用volatile这个类型修饰符来修饰NRF_TIMER_TYPE *p_timer这个指向函数的指针变量，也就是说明这个指针变量是易变的，编译器在访问该变量的时候不再进行优化，而是直接从变量地址中读取数据。

在此，对程序按照运行流程进行分析。当主函数这样调用函数nrf_timer_delay_ms(TIMER0,TIMER_DELAY_MS)（TIMER_DELAY_MS为在头文件中的宏定义，为1000UL）时，程序进入子函数中。在此个人感觉子函数形参变量number_of_ms用volatile修饰符修饰没用，因为TIMER_DELAY_MS本来就为一 宏定义变量 ，并不会在中断程序中或者上边说的其他情况下进行改变。而p_timer这个指针变量用volatile修饰符来修饰，可能是为了避免其他可能产生的情况使其发生变化，但是总的来说感觉也非必须。 有待删掉之后进行验证。        

static关键字

首先说一下static关键字的三个明显的作用：

1、在函数体中，一个被声明为静态的变量在这一函数被调用过程中维持其值不变（该变量存放在静态变量去）

2、在模块内（但是在函数外），一个被声明为静态的变量可以被模块内所用的函数访问，但是不能被模块外其他函数访问，它是一个 本地的全局变量。

3、在模块内，一个被声明为静态的函数只可被这一模块内的其他函数使用。那就是，这个函数被限制在声明它的模块的本地范围内使用。

extern关键字