Question

我最近一直在努力学习嵌入式系统编程。我在声明变量时观察到关键字volatile限定符的使用率相当高？

在嵌入式系统编程中声明变量时volatile有什么意义？

基本上应该使用关键词。我确实读过有关编译器优化和关键字使用的内容。还有与内存映射寄存器有关的东西。

例如，我读了这篇StackOverflow post，但我并不了解它在嵌入式环境中的应用。更具体地说，我不明白何时应该使用关键词。我确实读过有关编译器优化和关键字使用的内容。还有一些与内存映射寄存器有关的东西，但我不知道何时使用它。

Answer 1

让我们来看一个例子。当您查看PIC微控制器的C头文件时，您将看到许多元素被声明为volatile：

extern volatile unsigned char           PORTB               @ 0x006;

如您所读，volatile关键字禁用编译器优化。假设您编写了一个执行以下操作的程序：

PORTB = 0x00;            // set all of port B low
while (PORTB == 0x00);   // wait for any pin to get high
// do something else

当编译器优化此代码时，它会将第二行识别为无限循环：条件为true且永远不会在其正文中变为false。因此，无限循环之后的所有都不需要编译，因为它永远不会被运行。因此，编译器可能决定不在生成的汇编代码中包含该部分代码。

但是，此PORTB实际上与物理端口相关联。它是硬件端口，其值可能会被外部电路改变。这意味着虽然循环似乎是无限的，但它并不是必须的。编译器可能不知道这一点。

volatile所在的位置。当PORTB被声明volatile时，编译器不会根据PORTB的推理进行任何优化。它将假设其值可能随时由外部因素改变。

Answer 2

在嵌入式系统领域，volatile关键字的一个关键方面是它表示可能随时改变的变量（例如外部/硬件数据输入 - 例如ADC）和因此编译器不得优化使用。

但具体而言，当与控制寄存器一起使用时，它表明读取访问实际上可能会改变数据！

作为一般经验法则，我建议在以下所有内容中使用volatile限定符：

所有硬件寄存器访问（读写）
多个线程中可访问的所有变量（尤其是中断处理程序）

注意：访问volatile不一定是原子的，因此您必须了解硬件和代码结构。

Answer 3

主要使用 volatile 关键字告诉编译器变量的值可能随时更改。它还告诉编译器不要对变量应用优化。我对此并不是一位专家，但下面是我过去提到过的好参考。

volatile 是在声明变量时应用于变量的限定符。它告诉编译器变量的值可能随时发生变化 - 编译器在附近找不到任何代码。这种影响非常严重。但是，在我们检查它们之前，让我们看一下语法。

参考：

Introduction to the volatile keyword

Answer 4

让我从其他角度来看，它与 const 关键字正好相反。当编译器遇到任何变量的 const 限定符时，它会检查是否在初始化时修改了任何函数或语句。因此标志错误。

易失性正好相反，这个变量可以通过任何函数改变。因此编译器不应用优化。

由于使用了中断，您在嵌入式系统编程中看到了这一点，并且一些编程逻辑结构似乎是多余的。

Answer 5

尽管关于优化的陈述是正确的，但对我来说似乎有些不清楚。这是真正发生的事情。

如果您不使用volatile关键字，则C可能会将变量优化为当前未使用的寄存器。这样可以减少汇编指令，并且代码执行速度更快。

例如，考虑以下...

extern int my_port;    // my_port is defined in a different module somewhere
                       // presumably a memory mapped hardware port
while (my_port > 0) {so stuff}

编译器可能决定仅在实际的while语句之前将my_port读入寄存器一次，然后每次测试my_port时，它只会查看寄存器而不是内存位置。

但是，如果my_port是硬件端口，则该端口可能会更改，但注册不会更改，而条件条件不会更改。

循环变量（寄存器）将与实际变量（my_port）“异相”。

因此需要关键字volatile。

Volatile告诉C，“不要将此变量优化为reg，而是每次需要时都读取它。”

生成的指令更多，代码稍慢一些，但始终准确。

＆＃34; volatile＆＃34;的重要性是什么？关于嵌入式系统的关键词？

5 个答案: