C++的常量折叠（二）

前面的C++的常量折叠（一）的最后留下了一个问题，那就是在声明i的时候，加上修饰符volatile关键字，发现结果输出的就不一样了，下面来说一下volatile这个关键字。

C/C++中的volatile关键字和const对应，用来修饰变量，通常用于建立语言级别的memory barrier。下面这句话是Stroustrup在“The C++ Programming Language”中对volatile修饰词的说明：

A volatile specifier is a hint to a compiler that an object may change its value in ways not specified by the language so that aggressive optimizations must be avoided.

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。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。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。例如：

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。注意，在 VC6.0 中，一般调试模式没有进行代码优化，所以这个关键字的作用看不出来。下面通过插入汇编代码，测试有无 volatile 关键字，对程序最终代码的影响。

输入下面的代码：

#include <stdio.h> 

#include <stdlib.h>



void main() 

{ 

    int i = 10; 

    int a = i; 

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

    

    // 下面汇编语句的作用就是改变内存中 i 的值，但是又不让编译器知道 

    __asm 

    { 

        mov dword ptr [ebp-4], 20h 

    } 



    int b = i; 

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



    system("pause");//保证独立运行exe的时候，不会一闪而过，头文件stdlib.h

 } 

下面说一下怎么在vc6.0中得到Debug和Release版本的运行程序

点击组建->全部重建,就能在下方的通知栏看到Debug和Release版本的程序都生成了,到指定的目录下运行就好了。

在通知栏中看到这样的信息，删除了原来的两个exe，分别生成新的Debug和Release的exe。信息：

Deleting intermediate files and output files for project 'test1 - Win32 Release'.

Deleting intermediate files and output files for project 'test1 - Win32 Debug'.

--------------------Configuration: test1 - Win32 Release--------------------

Compiling...

test1.cpp

Linking...



test1.exe - 0 error(s), 0 warning(s)

--------------------Configuration: test1 - Win32 Debug--------------------

Compiling...

test1.cpp

Linking...



test1.exe - 0 error(s), 0 warning(s)

 

 

然后，在Debug版本模式运行程序，输出的结果如下：

然后，在Release版本模式运行程序，输出的结果如下：

输出的结果明显的表明，Release模式下，编译器对代码进行了优化，第二次没有正确输出i的值。下面把i的声明加上volatile关键字，看看有什么变化：

volatile int i = 10; 

分别在Debug和Release版本下运行程序，输出的都是：

i = 10

i = 32

这说明这个volatile关键字发挥了它的作用。其实不只是”内嵌汇编操纵栈“这种方式属于编译无法识别的变量改变。另外更多的可能是多线程并发访问共享变量时，一个线程改变了变量的值，怎样让改变后的值对其它线程 visible。一般说来，volatile用在如下的几个地方：
1) 中断服务程序中修改的供其它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，因为每次对它的读写都可能由不同意义；

这里的多线程问题并不是线程同步互斥的问题，这里的volatile解决的是编译器多余的优化带来的问题，线程同步互斥那是真的对内存数据的访问顺序不恰当造成的问题。

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 说到了这里，下面就真的说一下线程中的volatile这个关键字

 有些变量是用volatile关键字声明的。当两个线程都要用到某一个变量且该变量的值会被改变时，应该用volatile声明，该关键字的作用是防止优化编译器把变量从内存装入CPU寄存器中。如果变量被装入寄存器，那么两个线程有可能一个使用内存中的变量，一个使用寄存器中的变量，这会造成程序的错误执行。volatile的意思是让编译器每次操作该变量时一定要从内存中真正取出，而不是使用已经存在寄存器中的值，如下：  

volatile  BOOL  bStop  =  FALSE;  

   //(1) 在一个线程中：  

  while(  !bStop  )  {  ...  }  

  bStop  =  FALSE;  

  return;    

  // (2) 在另外一个线程中，要终止上面的线程循环：  

  bStop  =  TRUE;  

  while(  bStop  );  //等待上面的线程终止，如果bStop不使用volatile申明，那么这个循环将是一个死循环，因为bStop已经读取到了寄存器中，寄存器中bStop的值永远不会变成FALSE，加上volatile，程序在执行时，每次均从内存中读出bStop的值，就不会死循环了。

 

这个关键字是用来设定某个对象的存储位置在内存中，而不是寄存器中。因为一般的对象编译器可能会将其的拷贝放在寄存器中用以加快指令的执行速度，例如下段代码中：  

  ...  

  int  nMyCounter  =  0;  

  for(;  nMyCounter<100;nMyCounter++)  

  {  

  ...  

  }  

  ...  

在此段代码中，nMyCounter的拷贝可能存放到某个寄存器中（循环中，对nMyCounter的测试及操作总是对此寄存器中的值进行），但是另外又有段代码执行了这样的操作：nMyCounter  -=  1;这个操作中，对nMyCounter的改变是对内存中的nMyCounter进行操作，于是出现了这样一个现象：nMyCounter的改变不同步。