原创【转】Volatile关键字

 2010-10-1 06:07  2135 8 8 分类: MCU/ 嵌入式

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。

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。
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：

首先用classwizard建一个win32 console工程，插入一个voltest.cpp文件，输入下面的代码：
#include <stdio.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);
}

然后，在调试版本模式运行程序，输出结果如下：
i = 10
i = 32

然后，在release版本模式运行程序，输出结果如下：
i = 10
i = 10

输出的结果明显表明，release模式下，编译器对代码进行了优化，第二次没有输出正确的i值。
下面，我们把 i的声明加上volatile关键字，看看有什么变化：
#include <stdio.h>
void main()
{
    volatile int i=10;
   int a = i;
    printf("i= %d\n",a);
    __asm {
    mov         dword ptr [ebp-4], 20h
    }
   int b = i;
   printf("i= %d\n",b);
}

分别在调试版本和release版本运行程序，输出都是：
i = 10
i = 32
这说明这个关键字发挥了它的作用！

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；

volatile修饰符告诉编译程序不要对该变量所参与的操作进行某些优化.

大多数计算机拥有一系列寄存器，其存取速度比计算机主存更快。好的编译程序能进行一种被称为“冗余装入和存储的删去”（redundant load and store removal）的优化，即编译程序会在程序中寻找并删去这样两类代码：一类是可以删去的从内存装入数据的指令，因为相应的数据已经被存放在寄存器中；另一种是可以删去的将数据存入内存的指令，因为相应的数据在再次被改变之前可以一直保留在寄存器中。

例子：
函数
void func (void)
{
     unsigned char xdata xdata_junk;
     unsigned char xdata *p = &xdata_junk;
     unsigned char t1, t2;

t1 = *p;
t2 = *p;
}

编译的汇编为：

0000 7E00 R MOV R6,#HIGH xdata_junk
0002 7F00 R MOV R7,#LOW xdata_junk
;---- Variable ’p’ assigned to Register ’R6/R7’ ----

0004 8F82 MOV DPL,R7
0006 8E83 MOV DPH,R6

;!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 注意
0008 E0 MOVX A,@DPTR
0009 F500 R MOV t1,A

000B F500 R MOV t2,A
;!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
000D 22 RET

将函数变为：
void func (void)
{
    volatile unsigned char xdata xdata_junk;
    volatile unsigned char xdata *p = &xdata_junk;
    unsigned char t1, t2;

t1 = *p;
t2 = *p;
}

编译的汇编为：
0000 7E00 R MOV R6,#HIGH xdata_junk
0002 7F00 R MOV R7,#LOW xdata_junk
;---- Variable ’p’ assigned to Register ’R6/R7’ ----

0004 8F82 MOV DPL,R7
0006 8E83 MOV DPH,R6

;!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
0008 E0 MOVX A,@DPTR
0009 F500 R MOV t1,A ;a处