C 挥发性有机污染物及其有害影响

我是一名嵌入式开发人员，在使用I/O端口时使用volatile关键字。但是我的项目经理建议使用volatile关键字是有害的，并且有很多缺点，但是我发现在大多数情况下volatile在嵌入式编程中是有用的，据我所知，volatile在内核代码中是有害的，因为代码的更改将变得不可预测。在嵌入式系统中使用volatile也有缺点吗

Volatile告诉编译器不要优化与Volatile变量有关的任何内容

为什么不应使用“volatile”类型类内核文档中的最佳文章

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volatile是c语言中的一个关键字，它告诉编译器不要对该变量进行任何类型的优化

volatile int temp;
for ( i=0 ;i <5 ; i++ )
{
    temp = 5;

}

让我举一个简单的例子：

int temp;
for ( i=0 ;i <5 ; i++ )
{
    temp = 5;

}

int-temp；
for（i=0；i
volatile
仅在限定对象可以异步更改时才有用。此类更改可能发生


如果对象实际上是一个硬件IO寄存器或类似的，并且在程序外部发生了更改
如果对象可能被信号处理程序更改
如果在调用
setjmp
和
longjmp

在所有这些情况下，必须声明对象
volatile
，否则程序将无法正常工作。（您可能会注意到，不同线程之间共享的对象不在列表中。）

在所有其他情况下，您都不应该这样做，因为您可能会错过优化机会。另一方面，限定一个不属于上述几点的对象
volatile
，不会使您的代码不正确。
不，
volatile
不会有害。在任何情况下。永远都不会。没有可能的格式良好的代码段在对象中添加
volatile
（以及指向该对象的指针）后，这将中断然而，
volatile
通常被理解得很差。内核文档声明
volatile
被认为是有害的原因是人们一直在用它来中断内核线程之间的同步。特别是，他们使用
volatile
整数变量，就好像访问它们是g保证是原子的，但事实并非如此

volatile
也不是无用的，特别是如果你是裸机，你会需要它。但是，像其他任何工具一样，在使用它之前理解
volatile
的语义是很重要的

什么是易失性

在本标准中，访问

volatile

对象被视为一种副作用，其方式与通过

++

和

--

递增或递减的方式相同

（…）如果一个实际的实现可以推断出它的值没有被使用，并且没有产生需要的副作用（包括调用函数或访问易失性对象引起的副作用），那么它就不需要对表达式的一部分求值

不适用。编译器必须在每个序列点丢弃它认为知道的关于

volatile

变量值的所有信息。（与其他副作用一样，当访问

volatile

对象时，由序列点控制）

其效果主要是禁止某些优化

int i;

void foo(void) {
  i = 0;
  while(i == 0) {
    // do stuff that does not touch i
  }
}

编译器可以将其放入一个无限循环中，不再检查

i

，因为它可以推断

i

的值在循环中没有改变，因此

i==0

将永远不会为假。即使有另一个线程或中断处理程序可能发生改变，这仍然成立

i

。编译器不知道它们，也不关心它们。明确允许它不关心它们

将此与

int volatile i;

void foo(void) {
  i = 0;
  while(i == 0) { // Note: This is still broken, only a little less so.
    // do stuff that does not touch i
  }
}

现在，编译器必须假设

i

可以随时更改，并且不能进行此优化。当然，这意味着，如果处理中断处理程序和线程，

volatile

对象是同步所必需的。但是，它们不够。

什么是易变的 <> > <代码> Value不保证是原子访问。如果您习惯于嵌入编程，这应该是直观的。如果您愿意，考虑一下8位AVR MCU的以下代码：

uint32_t volatile i;

ISR(TIMER0_OVF_vect) {
  ++i;
}

void some_function_in_the_main_loop(void) {
  for(;;) {
    do_something_with(i); // This is thoroughly broken.
  }
}

此代码被破坏的原因是对

i

的访问不是原子性的——在8位MCU上不能是原子性的。例如，在这种简单的情况下，可能会发生以下情况：

• i

  is

  0x0000ffff

• do\u（i）

  即将被调用

• i

  的两个高位字节被复制到该调用的参数槽中
• 此时，计时器0溢出，主循环中断
• ISR更改为

  i

  。

  i

  的下两个字节溢出，现在是

  0

  i

  现在是

  0x00010000

• 主循环继续，将

  i

  的下两个字节复制到参数槽中

• do\u使用
  0
  作为参数调用带有
  0的东西

类似的事情也可能发生在个人电脑和其他平台上。如果有什么不同的话，它可能会有更多的机会以更复杂的架构失败

外卖 所以不，使用volatile也不错，而且你会（经常）必须在裸机代码中完成。然而，当你使用它时，你必须记住它不是一根魔杖，你仍然必须确保你不会被自己绊倒。在嵌入式代码中，通常有一种特定于平台的方法来处理原子性问题；例如，在AVR的情况下，通常的撬杆方法是可中断的持续时间，如

uint32_t x;
ATOMIC_BLOCK(ATOMIC_RESTORESTATE) {
  x = i;
}
do_something_with(x);

…其中

原子块

m

uint32_t x;
ATOMIC_BLOCK(ATOMIC_RESTORESTATE) {
  x = i;
}
do_something_with(x);

atomic_int i;

void foo(void) {
  atomic_store(&i, 0);
  while(atomic_load(&i) == 0) {
    // do stuff that does not touch i
  }
}