c语言中volatile的关键字作用
目录狄泰学院，唐老师的课学习而来
1. 背景
在嵌入式领域，我们往往有的时候需要根据一个标记 flag或者变量(全局的)来进行不同策略的程序执行。
在非编译器优化的形式下 debug模式下，不会出任何问题
但是我们对外发布的时候，往往都是 release版本，也就是进行了编译器优化，这个时候程序可能就会不同
2. 编译器优化
- c语言中，编译的步骤是 先编译后链接的，那么在编译一个文件的时候，这个文件使用了外部的变量，仅仅需要声明就可以，等到链接的时候回去查找，所以编译器优化的时候，都是针对于当前文件进行优化
- 编译器 回去查找 当前文件中那些 “不会改变的变量” (比如const 全局变量)
- 为了效率的提高，编译器对这种 “不会改变的变量” 进行变量值的缓存
- 缓存的方式为：把变量的值从内存读入寄存器
- 之后每次访问变量的时候 都直接那寄存器的那个值，而不会去内存地址取变量值
3. 例子
main.c 为主程序，不断判断其他文件中的一个全局变量的值（这就类似我们 主程序判断其他 设备状态一样）
device.c 为设备程序，开辟一个线程，在5s后对全局变量的值进行修改
main.c的代码
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
extern const int g_status;
extern void launch_device();
int main() {
launch_device();
while(g_status == 0 ) {
sleep(1);
printf("launch_device g_status is %d\n", g_status);
}
printf("launch_device end g_status is %d\n", g_status);
return 0;
}
device.c的代码
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
int g_status = 0;
void* func1(void* p) {
sleep(5);
g_status = 1;
printf("init_device() - device status : g_status = %d\n", g_status);
}
void launch_device(void) {
pthread_t id;
pthread_create(&id,NULL,func1,NULL);
}
看起来是很平常的，主程序不断判断g_status，当为1就执行结束
编译：gcc main.c device.c -lpthread -o test
运行：./test
看输出结果
launch_device g_status is 0
launch_device g_status is 0
launch_device g_status is 0
launch_device g_status is 0
init_device() - device status : g_status = 1
launch_device g_status is 1
launch_device end g_status is 1
完全符合预期，这也就是 我们所谓的 debug模式
下面让我们加上编译优化 gcc里面最高的是 -O3
编译：gcc -O3 main.c device.c -lpthread -o test
运行：./test
看输出结果
launch_device g_status is 0
launch_device g_status is 0
launch_device g_status is 0
launch_device g_status is 0
init_device() - device status : g_status = 1
launch_device g_status is 0
launch_device g_status is 0
launch_device g_status is 0
程序一直在运行，不停止
造成这样的原因就是 编译器进行了优化，看见了main.c中不会对g_status进行更改，那就把这个值存在寄存器中，以后直接拿值
但是实际上g_status值在其他文件是会更改的！！！
4. 解决办法 ：Volatile
作用：修饰可能被意外改变的变量(内存)
1. volatile 修饰的变量是易变的
2. 编译器警告指示字
3. 告诉编译器每次去内存中取变量值
然后对上面的例子中的main.c代码改一下
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
extern const volatile int g_status;
extern void launch_device();
int main() {
launch_device();
while(g_status == 0 ) {
sleep(1);
printf("launch_device g_status is %d\n", g_status);
}
printf("launch_device end g_status is %d\n", g_status);
return 0;
}
编译:gcc -O3 main.c device.c -lpthread -o test
运行：./test
输出结果
launch_device g_status is 0
launch_device g_status is 0
launch_device g_status is 0
launch_device g_status is 0
init_device() - device status : g_status = 1
launch_device g_status is 1
launch_device end g_status is 1
符合预期
5. const 和 volatile冲突吗
1. const 表明修饰的变量不会出现在赋值符号的左边
2. volatile表示使用变量的时候直接从内存拿
3. 二者是不影响的，可能当前文件的确不会修改const变量，**但是其他文件可能会，为了防止编译器优化，又加了volatile**