原创 volatile的用法

　　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;

　　另外，以上这几种情况经常还要同时考虑数据的完整性(相互关联的几个标志读了一半被打断了重写)，在1中可以通过关中断来实

　　现，2中可以禁止任务调度，3中则只能依靠硬件的良好设计了。

　　关键在于两个地方：

　　1. 编译器的优化 (请高手帮我看看下面的理解)

　　在本次线程内, 当读取一个变量时，为提高存取速度，编译器优化时有时会先把变量读取到一个寄存器中;以后，再取变量值时，就直接从寄存器中取值;

　　当变量值在本线程里改变时，会同时把变量的新值copy到该寄存器中，以便保持一致

　　当变量在因别的线程等而改变了值，该寄存器的值不会相应改变，从而造成应用程序读取的值和实际的变量值不一致

　　当该寄存器在因别的线程等而改变了值，原变量的值不会改变，从而造成应用程序读取的值和实际的变量值不一致

　　举一个不太准确的例子：

　　发薪资时，会计每次都把员工叫来登记他们的*号;一次会计为了省事，没有即时登记，用了以前登记的*号;刚好一个员工的*丢了，已挂失该*号;从而造成该员工领不到*

　　员工 -- 原始变量地址

　　*号 -- 原始变量在寄存器的备份

　　2. 在什么情况下会出现(如1楼所说)

　　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

　　补充： volatile应该解释为“直接存取原始内存地址”比较合适，“易变的”这种解释简直有点误导人;

　　“易变”是因为外在因素引起的，象多线程，中断等，并不是因为用volatile修饰了的变量就是“易变”了，假如没有外因，即使用volatile定义，它也不会变化;

　　而用volatile定义之后，其实这个变量就不会因外因而变化了，可以放心使用了; 大家看看前面那种解释(易变的)是不是在误导人

　　------------简明示例如下：------------------

　　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

　　void main()

　　{

　　int i=10;

　　int a = i;

　　printf("i= %d",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",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

　　void main()

　　{

　　volatile int i=10;

　　int a = i;

　　printf("i= %d",a);

　　__asm {

　　mov dword ptr [ebp-4], 20h

　　}

　　int b = i;

　　printf("i= %d",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!

　　------------------------------------

　　volatile对应的变量可能在你的程序本身不知道的情况下发生改变

　　比如多线程的程序，共同访问的内存当中，多个程序都可以操纵这个变量

　　你自己的程序，是无法判定合适这个变量会发生变化

　　还比如，他和一个外部设备的某个状态对应，当外部设备发生操作的时候，通过驱动程序和中断事件，系统改变了这个变量的数值，而你的程序并不知道。

　　对于volatile类型的变量，系统每次用到他的时候都是直接从对应的内存当中提取，而不会利用cache当中的原有数值，以适应它的未知何时会发生的变化，系统对这种变量的处理不会做优化——显然也是因为它的数值随时都可能变化的情况。

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　　典型的例子

　　for ( int i=0; i<100000; i++);

　　这个语句用来测试空循环的速度的

　　但是编译器肯定要把它优化掉，根本就不执行

　　如果你写成

　　for ( volatile int i=0; i<100000; i++);

　　它就会执行了

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volatile的本意是一般有两种说法--1.“暂态的”；2.“易变的”。
这两种说法都有可行。但是究竟volatile是什么意思，现举例说明（以Keil-c与a51为例
例子来自Keil FQA）,看完例子后你应该明白volatile的意思了，如果还不明白，那只好
再看一遍了。


例1.

void main (void)
{
volatile int i;
int j;

i = 1;  //1  不被优化 i=1
i = 2;  //2  不被优化 i=1
i = 3;  //3  不被优化 i=1

j = 1;  //4  被优化
j = 2;  //5  被优化
j = 3;  //6  j = 3
}
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例2.

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

000B E0            MOVX    A,@DPTR
000C F500    R     MOV     t2,A
;!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

000E 22            RET     


比较结果可以看出来，未用volatile关键字时，只从*p所指的地址读一次
如在a处*p的内容有变化，则t2得到的则不是真正*p的内容。

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例3


volatile unsigned char bdata var;  // use volatile keyword here
sbit var_0 = var^0;
sbit var_1 = var^1;
unsigned char xdata values[10];

void main (void)  {
  unsigned char i;

  for (i = 0; i < sizeof (values); i++)  {
    var = values;
    if (var_0)  {
      var_1 = 1; //a处
       
      values = var;  // without the volatile keyword, the compiler
                        // assumes that 'var' is unmodified and does not
                        // reload the variable content.
    }
  }
}


在此例中，如在a处到下一句运行前，var如有变化则不会，如var=0xff; 则在
values = var;得到的还是values = 1;

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应用举例：

例1.
#define DBYTE ((unsigned char volatile data  *) 0)

说明：此处不用volatile关键字，可能得不到真正的内容。
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例2.


#define TEST_VOLATILE_C

//***************************************************************
// verwendete Include Dateien
//***************************************************************
#if __C51__ < 600
  #error: !! Keil 版本不正确
#endif

//***************************************************************
// 函数 void v_IntOccured(void)
//***************************************************************
extern void v_IntOccured(void);

//***************************************************************
// 变量定义
//***************************************************************
char xdata cvalue1;          //全局xdata
char volatile xdata cvalue2; //全局xdata

//***************************************************************
// 函数： v_ExtInt0()
// 版本：
// 参数：
// 用途：cvalue1++,cvalue2++
//***************************************************************
void v_ExtInt0(void) interrupt 0 {
  cvalue1++;
  cvalue2++;
}

//***************************************************************
// 函数： main()
// 版本：
// 参数：
// 用途：测试volatile
//***************************************************************

void main() {
char cErg;

//1. 使cErg=cvalue1;
cErg = cvalue1;

//2. 在此处仿真时手动产生中断INT0,使cvalue1++; cvalue2++
if (cvalue1 != cErg)
  v_IntOccured();

//3. 使cErg=cvalue2;
cErg = cvalue2;

//4. 在此处仿真时手动产生中断INT0,使cvalue1++; cvalue2++
if (cvalue2 != cErg)
  v_IntOccured();
  
//5. 完成
  while (1);
}

//***************************************************************
// 函数： v_IntOccured()
// 版本：
// 参数：
// 用途： 死循环
//***************************************************************
void v_IntOccured() {
  while(1);
}


仿真可以看出，在没有用volatile时，即2处，程序不能进入v_IntOccured();
但在4处可以进入v_IntOccured();