为什么'；gcc处理易失性寄存器？

我正在为AVR平台做一个定时循环，在那里我在一个ISR中倒计时一个字节。由于此任务是我的程序的主要功能，我想永久保留一个处理器寄存器，以便ISR在其通常的代码路径为递减、比较为零和

reti

时不必遇到内存障碍

演示如何将变量绑定到寄存器，这样我就可以毫无问题地工作了。但是，由于此变量在主程序（用于启动计时器倒计时）和ISR（用于实际计数和信号完成）之间共享，因此它也应该是易失的，以确保编译器在优化它时不会做得太聪明

在这种情况下（在整个单片构建中保留一个寄存器），组合

volatile register

在语义上是有意义的，因为“将此变量永久存储在register

rX

中，但不要优化掉检查，因为寄存器可能会被外部修改”。但是，GCC不喜欢这样，它可能会继续优化变量访问

---

GCC中的错误历史表明编译器团队根本不愿意考虑我所描述的场景类型，认为提供它是毫无意义的。我是否遗漏了

易失性寄存器

方法本身是个坏主意的一些基本原因，或者这是一种语义上有意义的情况，但编译器团队对处理不感兴趣？

对于编译器的代码生成器来说，为一个完整的编译单元保留一个变量的寄存器可能限制太多。也就是说，每个C例程都必须不使用该寄存器

当代码超出范围时，如何保证其他被调用的例程不使用该寄存器？即使是像串行i/o例程这样的东西也不能使用保留寄存器。编译器不会根据用户程序中的数据定义重新编译其运行时库

您的应用程序是否真的对时间如此敏感，以至于可以检测到从L2或L3启动内存的额外延迟？如果是这样，那么您的ISR可能运行得非常频繁，以至于所需的内存位置始终可用（即，它不会通过缓存被调回），因此不会遇到内存障碍（我假设内存障碍指的是cpu中的内存如何通过缓存等实际运行）。但要实现这一点，up必须拥有相当大的一级缓存，ISR必须以非常高的频率运行

---

最后，有时应用程序的需求使得有必要在ASM中对其进行编码，在这种情况下，您可以完全按照自己的要求执行

对于编译器的代码生成器来说，为一个完整的编译单元保留一个变量的寄存器可能限制太多。也就是说，每个C例程都必须不使用该寄存器

当代码超出范围时，如何保证其他被调用的例程不使用该寄存器？即使是像串行i/o例程这样的东西也不能使用保留寄存器。编译器不会根据用户程序中的数据定义重新编译其运行时库

您的应用程序是否真的对时间如此敏感，以至于可以检测到从L2或L3启动内存的额外延迟？如果是这样，那么您的ISR可能运行得非常频繁，以至于所需的内存位置始终可用（即，它不会通过缓存被调回），因此不会遇到内存障碍（我假设内存障碍指的是cpu中的内存如何通过缓存等实际运行）。但要实现这一点，up必须拥有相当大的一级缓存，ISR必须以非常高的频率运行

---

最后，有时应用程序的需求使得有必要在ASM中对其进行编码，在这种情况下，您可以完全按照自己的要求执行

对AVR变量使用

volatile

关键字的原因是，正如您所说，避免编译器优化对变量的访问。现在的问题是，这是如何发生的

变量有两个可以驻留的位置。在通用寄存器文件中或RAM中的某个位置。考虑变量驻留在RAM中的情况。为了访问变量的最新值，编译器使用某种形式的

ld

指令（例如

ldsr16，0x000f

）从RAM加载变量。在这种情况下，变量存储在RAM位置

0x000f

，程序在

r16

中复制了该变量。现在，如果中断被启用，事情就会变得有趣。假设加载变量后，发生以下情况

inc r16

，然后触发中断并运行相应的ISR。在ISR中，也使用变量。然而，有一个问题。该变量有两种不同的版本，一种在RAM中，另一种在r16中。理想情况下，编译器应该使用

r16

中的版本，但是这个版本不能保证存在，因此它从RAM加载它，而现在，代码不能按需要运行。然后输入

volatile

关键字。变量仍然存储在RAM中，但是，编译器必须确保变量在发生任何其他事情之前在RAM中更新，因此可能会生成以下程序集：

cli
lds r16, 0x000f
inc r16
sei
sts 0x000f, r16

首先，中断被禁用。然后，将变量加载到r16中。增加变量，启用中断，然后存储变量。在变量存储回RAM之前启用全局中断标志可能会让人感到困惑，但从指令集手册：

SEI后面的指令将在任何挂起的中断之前执行

这意味着

sts

指令将在任何中断之前执行

uint8_t var;

volatile uint8_t volVar;

register uint8_t regVar asm("r13");

#define NOP asm volatile ("nop\r\n":::)

int main(void)
{
    var = 1; // <-- kept
    if ( var == 0 ) {
        NOP; // <-- optimized away, var is not volatile
    }

    volVar = 1; // <-- kept
    if ( volVar == 0 ) {
        NOP; // <-- kept, volVar *is* volatile
    }

    regVar = 1; // <-- optimized away, regVar is treated like a local variable
    if ( regVar == 0 ) {
        NOP; // <-- optimized away consequently
    }

    for(;;){}
}