二級(jí)考試C++基礎(chǔ):volatile的使用方法

volatile的本意是一般有兩種說(shuō)法--1.“暫態(tài)的”；2.“易變的”。
    其實(shí)Volatile是由于編譯器優(yōu)化所造成的一個(gè)Bug而引入的關(guān)鍵字。
    int a = 10;
    int b = a;
    int c = a;
    理論上來(lái)講每次使用a的時(shí)候都應(yīng)該從a的地址來(lái)讀取變量值，但是這存在一個(gè)效率問題，就是每次使用a都要去內(nèi)存中取變量值，然后再通過系統(tǒng)總線傳到CPU處理，這樣開銷會(huì)很大。所以那些編譯器優(yōu)化者故作聰明，把a(bǔ)讀進(jìn)CPU的cache里，像上面的代碼，假如a在賦值期間沒有被改變，就直接從CPU的cache里取a的副本來(lái)進(jìn)行賦值。但是bug也顯而易見，當(dāng)a在賦給b之后，可能a已經(jīng)被另一個(gè)線程改變而重新寫回了內(nèi)存，但這個(gè)線程并不知道，依舊按照原來(lái)的計(jì)劃從CPU的cache里讀a的副本進(jìn)來(lái)賦值給c，結(jié)果不幸發(fā)生了。
    于是編譯器的開發(fā)者為了補(bǔ)救這一bug，提供了一個(gè)Volatile讓開發(fā)人員為他們的過失埋單，或者說(shuō)提供給開發(fā)人員了一個(gè)選擇效率的權(quán)利。當(dāng)變量加上了Volatile時(shí)，編譯器就老老實(shí)實(shí)的每次都從內(nèi)存中讀取這個(gè)變量值，否則就還按照優(yōu)化的方案從cache里讀。
    例1.
    void main (void)
    {
    volatile int i;
    int j;
    i = 1; //1 不被優(yōu)化 i=1
    i = 2; //2 不被優(yōu)化 i=1
    i = 3; //3 不被優(yōu)化 i=1
    j = 1; //4 被優(yōu)化
    j = 2; //5 被優(yōu)化
    j = 3; //6 j = 3
    }
    例2.
    函數(shù)：
    void func (void)
    {
    unsigned char xdata xdata_junk;
    unsigned char xdata *p = &xdata_junk;
    unsigned char t1, t2;
    t1 = *p;
    t2 = *p;
    }
    編譯的匯編為：
    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
    將函數(shù)變?yōu)椋?BR>    void func (void)
    {
    volatile unsigned char xdata xdata_junk;
    volatile unsigned char xdata *p = &xdata_junk;
    unsigned char t1, t2;
    t1 = *p;
    t2 = *p;
    }
    編譯的匯編為：
    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處
    000B E0 MOVX A,@DPTR
    000C F500 R MOV t2,A
    ;!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
    000E 22 RET
    比較結(jié)果可以看出來(lái)，未用volatile關(guān)鍵字時(shí)，只從*p所指的地址讀一次
    如在a處*p的內(nèi)容有變化，則t2得到的則不是真正*p的內(nèi)容。
    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[i];
    if (var_0) {
    var_1 = 1; //a處
    values[i] = 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處到下一句運(yùn)行前，var如有變化則不會(huì)，如var=0xff; 則在
    values[i] = var;得到的還是values[i] = 1;
    應(yīng)用舉例：
    例1.
    #define DBYTE ((unsigned char volatile data *) 0)
    說(shuō)明：此處不用volatile關(guān)鍵字，可能得不到真正的內(nèi)容。
    例2.
    #define TEST_VOLATILE_C
    // verwendete Include Dateien
    #if __C51__ < 600
    #error: !! Keil 版本不正確
    #endif
    // 函數(shù) void v_IntOccured(void)
    extern void v_IntOccured(void);
    // 變量定義
    char xdata cvalue1; //全局xdata
    char volatile xdata cvalue2; //全局xdata
    // 函數(shù)： v_ExtInt0()
    // 版本：
    // 參數(shù)：
    // 用途：cvalue1++,cvalue2++
    void v_ExtInt0(void) interrupt 0 {
    cvalue1++;
    cvalue2++;
    }
    // 函數(shù)： main()
    // 版本：
    // 參數(shù)：
    // 用途：測(cè)試volatile
    void main() {
    char cErg;
    //1. 使cErg=cvalue1;
    cErg = cvalue1;
    //2. 在此處仿真時(shí)手動(dòng)產(chǎn)生中斷INT0,使cvalue1++; cvalue2++
    if (cvalue1 != cErg)
    v_IntOccured();
    //3. 使cErg=cvalue2;
    cErg = cvalue2;
    //4. 在此處仿真時(shí)手動(dòng)產(chǎn)生中斷INT0,使cvalue1++; cvalue2++
    if (cvalue2 != cErg)
    v_IntOccured();
    //5. 完成
    while (1);
    }
    // 函數(shù)： v_IntOccured()
    // 版本：
    // 參數(shù)：
    // 用途： 死循環(huán)
    void v_IntOccured() {
    while(1);
    }
    仿真可以看出，在沒有用volatile時(shí)，即2處，程序不能進(jìn)入v_IntOccured();
    但在4處可以進(jìn)入v_IntOccured();