Question

在下面的代码片段中，中断例程使用许多数组中的一个来执行。使用的数组是同步选择的，不是异步（在ISR执行时它永远不会改变）。在单核微控制器上（如果架构很重要，这个问题假设为STM32L496），volatile声明中是否需要foo说明符？

int a[] = {1, 2, 3};
int b[] = {4, 5, 6};
int * foo; //int * volatile foo? int volatile * volatile foo?

main(){
    disable_interrupt();
    foo = a;
    enable_interrupt();
    ...
    disable_interrupt();
    foo = b;
    enable_interrupt();
}

void interrupt(){
    //Use foo
}

我的假设是volatile说明符不是必需的，因为任何foo值的缓存都是正确的。

编辑：

为了澄清，最后的答案是volatile或其他一些同步是必需的，因为否则可以省略或重新排序对foo的写入。缓存不是唯一的问题。

Answer 1

volatile停止编译器优化它，强制编译器

要始终读取内存，而不是来自寄存器的缓存值
在易失读/写之前或之后不要移动东西

在复杂的CPU（例如x86）上，CPU可以在易失性访问之前或之后重新排序操作。

它通常用于memory-mapped-io，其中内存区域实际上是设备，并且可以更改（即使在单核CPU上），没有明显原因。

C++11的机制是使用std :: atomic来更改可能在不同执行线程上发生的值。

使用单核，代码将安全地修改该值并存储它。如果使用volatile，则在启用中断之前将其写入内存点。

如果你不使用volatile，那么代码在中断使用之前可能仍然在寄存器中有新值。

int * volatile foo;

描述foo可以改变，但它指向的值是稳定的。

int volatile * volatile foo

描述foo可以改变，它指向的东西也可以改变。我想你想要int * volatile foo;

更新

对于怀疑volatile是编译器障碍的人。

来自标准n4296

访问由volatile glvalue（3.10）指定的对象，修改对象，调用库I / O. 函数，或调用执行任何这些操作的函数都是副作用，这些是副作用执行环境的状态。表达式（或子表达式）的评估通常包括两个值计算（包括确定glvalue评估和提取的对象的身份先前分配给对象进行prvalue评估的值）和副作用的启动。打电话的时候到库I / O函数返回或评估对volatile对象的访问，考虑副作用完成，即使调用隐含的某些外部操作（例如I / O本身）或volatile 访问权限可能尚未完成。

和

来自cppreference cv object

volatile对象 - 类型为volatile限定的对象，或volatile对象的子对象，或const-volatile对象的可变子对象。通过volatile限定类型的glvalue表达式进行的每次访问（读取或写入操作，成员函数调用等）都被视为可见的副作用，用于优化（即，在单个执行线程内，volatile访问无法优化或重新排序，具有在易失性访问之前排序或排序的另一个可见副作用。这使得易失性对象适合与信号处理程序通信，但不适用于另一个执行线程，请参阅std :: memory_order ）。任何通过非易失性glvalue引用易失性对象的尝试（例如通过引用或指向非易失性类型的指针）都会导致未定义的行为。

这些似乎同意，存在编译器障碍，但与volatile对象交互的一些副作用可能尚未完成。对于单核处理器，如果C ++ 11原子不可用，它似乎是一种合适的机制。

来自：C++ standard : n4296

我们有： -

与全表达相关的每个值计算和副作用在每个值之前排序计算和副作用与下一个要评估的完整表达相关联。

据我所知，任何具有副作用的操作都存在happens-before关系。

严格根据抽象机的规则评估对volatile对象的访问

据我所知，有规则（可能不透明）。

访问由volatile glvalue（3.10）指定的对象，修改对象，调用库I / O. 函数，或调用执行任何这些操作的函数都是副作用，这些是副作用执行环境的状态。表达式（或子表达式）的评估通常包括两个值计算（包括确定glvalue评估和提取的对象的身份先前分配给对象进行prvalue评估的值）和副作用的启动。打电话的时候到库I / O函数返回或评估对volatile对象的访问，考虑副作用完成，即使调用隐含的某些外部操作（例如I / O本身）或volatile 访问权限可能尚未完成。

从中我了解到访问volatile（以及其他一些东西）会产生副作用，从而阻止编译器在易失性访问附近重新排序语句。

同步ISR访问是否需要易失性？

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