教科書不會講的C語言關鍵字volatile用法

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許多程序員都無法正確理解C語言關鍵字?volatile，這并不奇怪。因為大多數C語言書籍通常都是一兩句一帶而過，本文將告訴你如何正確使用它。

• 代碼執行正常–直到你打開了編譯器優化
• 代碼執行正常–直到打開了中斷
• 古怪的硬件驅動

• RTOS的任務獨立運行正常–直到生成了其他任務
  

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volatile?int?foo;
int?volatile?foo;

volatile?uint8_t?*?pReg;
uint8_t?volatile?*?pReg;

int?*?volatile?p;

最后，如果你再struct或者union前使用volatile關鍵字，表明struct或者union的所有內容都是volatile。如果這不是你的本意，可以在struct或者union成員上使用volatile關鍵字。

• 外設寄存器地址映射
• 在中斷服務程序中修改全局變量

• 在多線程、多任務應用中，全局變量被多個任務讀寫

接下來，我們將分別討論上述三種情況。

嵌入式系統包含真正的硬件，通常會有復雜的外設。這些外設寄存器的值可能被異步的修改。舉個簡單的例子，我們要把一個8-bit狀態寄存器的地址映射到0x1234。在程序中循環查看該狀態寄存器的值是否變為非0。

在中斷服務程序中，經常會修改一些全局變量值，來作為主程序中的判斷條件。例如，在串口中斷服務程序中，可能會檢測是否接收到了ETX（假如是消息的結束標識符）字符。如果接收到了ETX，ISR設置一個全局標志位。

在關閉編譯器優化的情況下，程序可能執行正常。然而，任何像樣點而優化都會“break”這段程序。問題是編譯器并不知道 etx_rcvd 可能被ISR中被修改。編譯器只知道，表達式 !ext_rcvd 始終為真，你講用于無法退出循環。結果，循環后面的代碼可能被編譯器優化掉。

幸運的話，你的編譯器可能會發出警告；不幸的話，(或者你不認真的查看編譯器警告)，你的程序無法正常執行。當然，你可以責怪編譯器執行了“糟糕的優化”。

解決方式是，將變量etx_rcvd聲明為volatile，所有問題（當然，也可能是部分問題）就消失了。

多線程應用

在實時系統中，盡管有想queues，pipes等這些同步機制，使用全局變量實現兩個任務共享信息的做法依然很常見。即使在你的程序中加入了搶占式調度器，你的編譯器依然無法知道什么是上下文切換，或何時發生上下文切換。因此從概念上講，多任務修改全局變量的做法與中斷服務程序中修改全局變量的做法是相同的。

因此，所有這類全局變量都應該聲明為 volatile。

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最后的思考? ??

一些編譯器允許你把所有的變量隱式的聲明為volatile。請抵制這種誘惑，因為它會令你不再思考，當然也會導致生成低效的代碼。

另外，也不要責怪優化器或直接把它關掉。現代的優化器已經足夠優秀，我已經記不清上次遇到優化bug是什么時候了。相反，我常常看到程序員們錯誤的使用volatile。

如果你被要求去修改一個很古怪的代碼，請在程序中查找一下volatile關鍵字；如果你什么也沒有找到，上面討論的例子可以向你提供一些解決問題的思路。

來都來了，點個?在看?再走吧~~~