Wann und warum benötigen Sie das Schlüsselwort „volatile“ in C?

Den Zweck des Schlüsselworts „volatile“ verstehen

Das Schlüsselwort „volatile“ spielt eine entscheidende Rolle in der C-Programmierung und befasst sich mit einem bestimmten speicherbezogenen Problem. Obwohl es in manchen Fällen unnötig erscheinen mag, ist es bei bestimmten Szenarien mit gemeinsam genutztem Speicher unerlässlich.

Der Hauptzweck von „volatile“ besteht darin, zu verhindern, dass der Compiler den Code auf eine Weise optimiert, die zu Fehlern führen könnte Ergebnisse. Insbesondere wird sichergestellt, dass der Compiler den Wert einer Variablen nicht zwischenspeichert und immer den neuesten Wert direkt aus dem Speicher abruft.

Problemszenario

Eine häufige Situation, in der „flüchtig“ benötigt wird, ist, wenn Lesen aus einem Speicherort, der durch einen externen Prozess oder ein externes Gerät geändert werden kann. In Multiprozessorsystemen können beispielsweise mehrere Prozessoren gemeinsam auf einen gemeinsamen Speicherbereich zugreifen. Wenn ein Prozessor in eine gemeinsam genutzte Variable schreibt und ein anderer Prozessor die Variable liest, ohne „flüchtig“ zu verwenden, verfügt der lesende Prozessor möglicherweise immer noch über den zwischengespeicherten (veralteten) Wert.

Beispiel

Bedenken Sie Folgendes Code:

volatile uint16_t* semPtr = WELL_KNOWN_SEM_ADDR;

while ((*semPtr) != IS_OK_FOR_ME_TO_PROCEED);

In diesem Beispiel zeigt die Variable „semPtr“ auf einen gemeinsam genutzten Speicherort, der als Semaphor zwischen zwei Prozessen verwendet wird. Ohne „volatile“ könnte der Compiler die Schleife wegoptimieren, vorausgesetzt, dass sich der Wert von „*semPtr“ nie ändert. Dies würde zu fehlerhaftem Verhalten führen, da der Lesevorgang fortgesetzt würde, bevor der Schreibvorgang das Semaphor freigegeben hat.

Durch die Verwendung von „volatile“ wird der Compiler gezwungen, immer den neuesten Wert von „*semPtr“ abzurufen Speicher, der eine genaue Koordination zwischen den Prozessen gewährleistet.

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