微控制器中的易失性关键字

Question

volatile关键字告诉编译器不要优化带前缀的变量。变量可能在运行时由未知源（编译器不知道）可能由外部中断等改变。

volatile还有其他优势吗？ volatile是否适用于从文件中读取？

Answer 1

  

volatile关键字表示编译器没有优化前缀的变量，变量可能在运行时由未知源（编译器不知道）改变，可能是外部中断等。

没有。 volatile关键字不会告诉编译器禁用或不优化变量; volatile关键字告诉编译器可以在程序外部修改变量（或者更改代表的内存）。

这导致编译器不再能够进行必要的分析以确定各种优化是否安全（在功能上是等效的），因此编译器不会执行这些优化。这是一个必要的副作用，但不是关键字存在的主要目的。

使用volatile作为一种稍微或稍微可移植的黑客，像pragma一样禁用编译器的优化是一种相当常见的模式。在嵌入式编程之外，这可能是应用程序编程人员最常遇到的用法。

  

编译器知道该控制器的所有中断。那么在这种情况下volatile关键字如何帮助？

volatile关键字表示可以在程序控制之外修改存储器内容，可以在另一个进程，线程或外部信号（如硬件中断）中进行修改。

编译器不知道＆＃34;关于中断，可能存在与编译器一起分发的系统头文件，该编译器为中断定义符号名称，但这并不意味着编译器理解它们。

  

volatile还有其他优势吗？

除了这里描述的内容之外，我不能想到。

  

[是] volatile appl [y]从文件中读取？

除了用作进程间通信（IPC）或信号量的形式外，文件的内容通常由单个进程控制，因此不需要使用volatile。

Answer 2

volatile实际上告诉编译器变量的值可以在其控制流之外的中更改。最流行的是中断或中断处理程序或硬件寄存器。对于后者，编译器确实不知道其值何时发生变化。它也不适用于中断，因为它只发生在运行时。

请注意，C假定单线程程序流程;编译器不知道并发进程。它对底层硬件的假设就更少了。

对于所有其他变量，编译器可能（gcc，例如实际将）假设它完全了解系统状态。

对volatile变量的访问也可能不会相互重新排序。这在例如UART需要首先读取状态寄存器，然后可以将新的字符存储到发送数据寄存器中。对于大多数MCU，只有这个序列才能正确清除标志。非常重要：非易失性变量可以重新排序，就像编译器想要的那样（当然，只要它不改变程序逻辑）。

请注意，volatile不保证多核系统的原子性和正确行为，或者确保防止硬件（内存控制器等）对访问的重新排序（好吧，AVR有点不合适所有这些 ;-）。这就是锁定的一个原因，以及为什么内存映射中的硬件区域被硬件特殊处理（有序，非共享）。

修改

Here详细说明了gcc如何处理易失性对象。众所周知，gcc严格遵守优化标准。任何不被禁止的东西都可能被利用来进行优化。像IAR这样的经典嵌入式编译器通常要保守得多。

Answer 3

volatile的C / C ++标准意味着对volatile变量的读写将是对内存中该位置的读取或写入，并且将保持对volatile变量的操作顺序。由于从volatile变量读取实际上是在内存中读取变量，因此如果变量由外部源（如另一个线程，进程或硬件）更新，则读取的值将反映在读取之前发生的任何写入。它旨在用于内存映射硬件接口，例如I / O内存映射端口。它不会阻止对其他变量的无序操作。我假设维护了多个volatile变量的操作顺序，因为硬件/软件握手需要这样做。

Microsoft编译器可选地扩展volatile的含义，以便对volatile变量的读/写操作有效地完成memory barrier，并可用于线程之间的通信。 MSDN volatile。

Answer 4

正如您所提到的，

volatile保证编译器不会对变量执行任何优化。如果变量的值在编译器确定的范围内没有更改，则可以将值缓存到寄存器并引用该缓存值以提高效率，这样就不会浪费周期来获取实际值来自主存的价值。

我想在具有如此有限数量的寄存器的微控制器中，您不希望不断地缓存变量。