volatile的用法

一般说来，volatile用在如下的几个地方： 1、中断服务程序中修改的供其它程序检测的变量需要加volatile； 2、多任务环境下各任务间共享的标志应该加volatile； 3、存储器映射的硬件寄存器通常也要加volatile说明，因为每次对它的读写都可能由不同意义； ### volatile的用法详解 #### 一、volatile的基本概念 `volatile`是一个关键字，用于声明一个变量的状态可能会在外部被改变。它告诉编译器不要对该变量进行优化，确保每次对该变量的操作都是直接访问内存中的实际值。在C/C++等编程语言中，`volatile`常常用于处理硬件接口或者多线程环境中的共享变量。 #### 二、volatile的应用场景 ##### 1. 中断服务程序中修改的供其他程序检测的变量 在嵌入式系统开发中，经常需要使用中断来处理异步事件。当一个变量可能在中断服务程序中被修改，并且主程序需要检测该变量的变化时，就需要使用`volatile`来修饰这个变量。这样可以确保每次读取该变量时都能得到最新的值，而不是上次读取的缓存值。 **示例代码**： ```c volatile int i = 0; void ISR_2(void) { i = 1; } int main(void) { while (1) { if (i) dosomething(); } } ``` 在这个例子中，如果中断服务程序`ISR_2`修改了变量`i`，那么`main`函数中的`if`语句就能够立即检测到变化并执行`dosomething()`。如果不使用`volatile`修饰`i`，编译器可能会假设`i`在循环中没有发生变化而将其优化掉，从而导致无法正确响应中断。 ##### 2. 多任务环境下各任务间共享的标志 在多任务操作系统或实时操作系统中，多个任务之间可能会通过共享标志来同步。为了确保这些标志能够被正确地读写，应该使用`volatile`来修饰这些变量。 **示例代码**： ```c volatile bool task_flag = false; void TaskA() { // 修改标志 task_flag = true; } void TaskB() { while (!task_flag) { // 等待标志被设置 } // 执行特定任务 } ``` 在这个例子中，`TaskA`修改了共享变量`task_flag`，而`TaskB`会不断检查`task_flag`是否被设置。如果不使用`volatile`修饰`task_flag`，那么编译器可能会将其优化成只读一次，从而导致`TaskB`无法检测到`task_flag`的变化。 ##### 3. 存储器映射的硬件寄存器 在嵌入式系统中，经常需要通过软件访问硬件寄存器来控制硬件设备。由于每次访问硬件寄存器都可能具有不同的意义（比如读取状态寄存器、写入控制寄存器等），所以这些寄存器也需要使用`volatile`来修饰。 **示例代码**： ```c volatile unsigned char xdata xdata_junk; volatile unsigned char xdata *p = &xdata_junk; void func(void) { unsigned char t1, t2; t1 = *p; // 读取硬件寄存器 t2 = *p; // 再次读取硬件寄存器 } ``` 在这个例子中，`*p`表示的是一个存储器映射的硬件寄存器，使用`volatile`确保每次访问都是直接从硬件获取最新值。 #### 三、注意事项 - **数据完整性**：即使使用了`volatile`修饰符，也不能保证数据的完整性。例如，在多线程环境中，如果一个变量需要多个操作才能完成一次完整的更新过程（如先读取旧值再写入新值），那么仍然需要额外的机制来保证数据的一致性，比如禁用中断、使用原子操作或者锁。 - **性能考量**：频繁使用`volatile`可能会降低代码的性能，因为它阻止了编译器的一些优化操作。因此，在确实需要的地方使用`volatile`是非常重要的。 #### 四、总结 `volatile`关键字主要用于处理那些其值可能会被外部因素改变的变量。在中断服务程序中修改的变量、多任务环境下的共享标志以及存储器映射的硬件寄存器都需要使用`volatile`来确保正确的读写行为。不过，需要注意的是，`volatile`并不能解决所有的并发问题，还需要结合其他机制来保证数据的完整性和一致性。