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關于全局變量被修改以及volatile的用法

作者: 時間:2016-11-23 來源:網絡 收藏
今天調一個程序的時候發現一個事情,就是全局變量在中斷中被改變,代碼如下

本文引用地址:http://cqxgywz.com/article/201611/320154.htm

.....

unsigned char num=0;

.....

INTERRUPT()

{

....

num++;

....

}

void main()

{

out(num);

}

很不幸的事情是在主函數中,num一直都不會變,編譯器avrstdio,外部中斷。

調試中發現中斷時可以進去的,然而中斷出來以后,這個全局變量就被改變了,后來加了volitale就可以了。。

下面說說volatile的具體用法(以下內容都是摘抄):

volatile的字面意思為“不穩定的,易變的”

volatile關鍵字是一種類型修飾符,用它聲明的類型變量表示可以被某些編譯器未知的因素更改。

用volatile關鍵字聲明的變量i每一次被訪問時,執行部件都會從i相應的內存單元中取出i的值。

沒有用volatile關鍵字聲明的變量i在被訪問的時候可能直接從cpu的寄存器中取值(因為之前i被訪問過,也就是說之前就從內存中取出i的值保存到某個寄存器中),之所以直接從寄存器中取值,而不去內存中取值,是因為編譯器優化代碼的結果(訪問cpu寄存器比訪問ram快的多)。

以上兩種情況的區別在于被編譯成匯編代碼之后,兩者是不一樣的。之所以這樣做是因為變量i可能會經常變化,保證對特殊地址的穩定訪問。

volatile關鍵字是一種類型修飾符,用它聲明的類型變量表示可以被某些編譯器未知的因素更改,比如:操作系統、硬件或者其它線程等。遇到這個關鍵字聲明的變量,編譯器對訪問該變量的代碼就不再進行優化,從而可以提供對特殊地址的穩定訪問。

使用該關鍵字的例子如下:
volatile int i;
當要求使用volatile聲明的變量的值的時候,系統總是重新從它所在的內存地址讀取數據,即使它前面的指令剛剛從該處讀取過數據,而且讀取的數據立刻被保存。

例如:
volatile int i = 10;
int a = i;
...
//其他代碼,并未明確告訴編譯器,對i進行過操作
int b = i;

volatile指出i是隨時可能發生變化的,每次使用它的時候必須從i的地址中讀取,因而編譯器生成的匯編代碼會重新從i的地址讀取數據放在b中。而優化的做法是,由于編譯器發現兩次從i讀數據的代碼之間的代碼沒有對i進行過操作,它會自動把上次讀的數據放在b中,而不是重新從i的地址中讀取。這樣一來,如果i是一個寄存器變量或者表示一個端口數據就容易出錯,所以說volatile可以保證對特殊地址的穩定訪問。

注意,在VC6中,一般調試模式沒有進行代碼優化,所以這個關鍵字的作用看不出來。下面通過插入匯編代碼,測試有無volatile關鍵字,對程序最終代碼的影響:

首先,用classwizard建一個win32 console工程,插入一個voltest.cpp文件,輸入下面的代碼:
 
#include

void main() {
int i = 10;
int a = i;
printf("i = %d", a);
// 下面匯編語句的作用就是改變內存中i的值,但是又不讓編譯器知道
__asm {
mov dword ptr [ebp-4], 20h
}

int b = i;
printf("i = %d", b);
}

然后,在調試版本模式運行程序,輸出結果如下:
i = 10
i = 32

然后,在release版本模式運行程序,輸出結果如下:
i = 10
i = 10

輸出的結果明顯表明,release模式下,編譯器對代碼進行了優化,第二次沒有輸出正確的i值。

下面,我們把i的聲明加上volatile關鍵字,看看有什么變化:

#include

void main() {
volatile int i = 10;
int a = i;
printf("i = %d", a);
// 下面匯編語句的作用就是改變內存中i的值,但是又不讓編譯器知道
__asm {
mov dword ptr [ebp-4], 20h
}

int b = i;
printf("i = %d", b);
}

分別在調試版本和release版本運行程序,輸出都是:
i = 10
i = 32

這說明這個關鍵字發揮了它的作用!

================================

將一個變量說明為volatile表示這個變量是“易變的”。如果一個變量會被其它引用改變,或在其它并行的任務中會被改變(例如中斷服務程序),都要顯式地說明為“volatile”,否則在編譯器優化階段會作出錯誤的判斷,例如將這個變量讀入寄存器以后,在沒有對這個變量賦值以前,會一直使用寄存器中的值,而實際上這個變量的值可能已經被一個指針引用改變了,或者是在中斷服務程序中被改變了,下面這個例子說明了這種錯誤:

有一個變量T,在定時中斷中每隔一個固定時間減一,然后在主程序中等待它減到0。

unsigned char T;
void T0_int(void) interrupt 1 {
...
T--;
...
}

void main(void)
{
...
T=10;
while (T!=0);
...
}

正確的寫法應該是將第一句改為:
volatile unsigned char T;

從上面這個例子中很不幸的看到,在中斷中改變的這個數值如果不申請成volatile的話,被優化以后就麻煩了。。。

這個在嵌入式環境中尤其重要。。好吧。。難。。以后要注意一下~~~~~

2011.5.26新加:

例子:串口通過中斷接受一個字節數據,然后在中斷中把這個數據存到一個緩沖區中,等待使用。當主程序中需要讀出數據時,就去讀緩沖區。此時緩沖區的聲明應該是

volitale unsigned char rxbuf[SIZE]; 需要將關鍵字加上,否則緩沖區中讀出的數據可能不會對,第一個字節來的時候,再加一個延時,等待數據完成即可。



關鍵詞: 全局變量volatil

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