关于全局变量被修改以及volatile的用法

发布者:乐基儿vos最新更新时间:2016-01-21 来源: eefocus关键字:全局变量  volatile 手机看文章 扫描二维码
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今天调一个程序的时候发现一个事情,就是全局变量在中断中被改变,代码如下

 

 

.....

unsigned char num=0;

.....

INTERRUPT()

{

 ....

num++;

....

}

void main()

{

    out(num);

}

 

很不幸的事情是在主函数中,num一直都不会变,编译器avrstdio,外部中断。

调试中发现中断时可以进去的,然而中断出来以后,这个全局变量就被改变了,后来加了volitale就可以了。。

下面说说volatile的具体用法(以下内容都是摘抄):

volatile 的字面意思为“不稳定的,易变的”

volatile关键字是一种类型修饰符,用它声明的类型变量表示可以被某些编译器未知的因素更改。

用volatile关键字声明的变量i每一次被访问时,执行部件都会从i相应的内存单元中取出i的值。

没有用volatile关键字声明的变量i在被访问的时候可能直接从cpu的寄存器中取值(因为之前i被访问过,也就是说之前就从内存中取出i的值保存到某个寄存器中),之所以直接从寄存器中取值,而不去内存中取值,是因为编译器优化代码的结果(访问cpu寄存器比访问ram快的多)。

以上两种情况的区别在于被编译成汇编代码之后,两者是不一样的。之所以这样做是因为变量i可能会经常变化,保证对特殊地址的稳定访问。

volatile关键字是一种类型修饰符,用它声明的类型变量表示可以被某些编译器未知的因素更改,比如:操作系统、硬件或者其它线程等。遇到这个关键字声明的变量,编译器对访问该变量的代码就不再进行优化,从而可以提供对特殊地址的稳定访问。

使用该关键字的例子如下:
volatile int i;
当要求使用volatile声明的变量的值的时候,系统总是重新从它所在的内存地址读取数据,即使它前面的指令刚刚从该处读取过数据,而且读取的数据立刻被保存。

例如:
volatile int i = 10;
int a = i;
...
//其他代码,并未明确告诉编译器,对i进行过操作
int b = i;

volatile指出i是随时可能发生变化的,每次使用它的时候必须从i的地址中读取,因而编译器生成的汇编代码会重新从i的地址读取数据放在b中。而优化的做法是,由于编译器发现两次从i读数据的代码之间的代码没有对i进行过操作,它会自动把上次读的数据放在b中,而不是重新从i的地址中读取。这样一来,如果i是一个寄存器变量或者表示一个端口数据就容易出错,所以说volatile可以保证对特殊地址的稳定访问。

注意,在VC6中,一般调试模式没有进行代码优化,所以这个关键字的作用看不出来。下面通过插入汇编代码,测试有无volatile关键字,对程序最终代码的影响:

首先,用classwizard建一个win32 console工程,插入一个voltest.cpp文件,输入下面的代码:
 
#include

void main() {
      int i = 10;
      int a = i;
      printf("i = %d ", a);
      // 下面汇编语句的作用就是改变内存中i的值,但是又不让编译器知道
      __asm {
            mov dword ptr [ebp-4], 20h
      }

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

然后,在调试版本模式运行程序,输出结果如下:
i = 10
i = 32

然后,在release版本模式运行程序,输出结果如下:
i = 10
i = 10

输出的结果明显表明,release模式下,编译器对代码进行了优化,第二次没有输出正确的i值。

下面,我们把i的声明加上volatile关键字,看看有什么变化:

#include

void main() {
      volatile int i = 10;
      int a = i;
      printf("i = %d ", a);
      // 下面汇编语句的作用就是改变内存中i的值,但是又不让编译器知道
      __asm {
            mov dword ptr [ebp-4], 20h
      }

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

分别在调试版本和release版本运行程序,输出都是:
i = 10
i = 32

这说明这个关键字发挥了它的作用!

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

将一个变量说明为volatile表示这个变量是“易变的”。如果一个变量会被其它引用改变,或在其它并行的任务中会被改变(例如中断服务程序),都要显式地说明为“volatile”,否则在编译器优化阶段会作出错误的判断,例如将这个变量读入寄存器以后,在没有对这个变量赋值以前,会一直使用寄存器中的值,而实际上这个变量的值可能已经被一个指针引用改变了,或者是在中断服务程序中被改变了,下面这个例子说明了这种错误:

有一个变量T,在定时中断中每隔一个固定时间减一,然后在主程序中等待它减到0。

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

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

正确的写法应该是将第一句改为:
volatile unsigned char T;

 

从上面这个例子中很不幸的看到,在中断中改变的这个数值如果不申请成volatile的话,被优化以后就麻烦了。。。

这个在嵌入式环境中尤其重要。。好吧。。难。。以后要注意一下~~~~~

 

2011.5.26新加:

例子:串口通过中断接受一个字节数据,然后在中断中把这个数据存到一个缓冲区中,等待使用。当主程序中需要读出数据时,就去读缓冲区。此时缓冲区的声明应该是

volitale unsigned char rxbuf[SIZE]; 需要将关键字加上,否则缓冲区中读出的数据可能不会对,第一个字节来的时候,再加一个延时,等待数据完成即可。

关键字:全局变量  volatile 引用地址:关于全局变量被修改以及volatile的用法

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