C 언어에서 휘발성 키워드의 기능은 무엇입니까?

C 언어에서 휘발성 키워드의 역할: 나중에 정의된 변수는 언제든지 변경될 수 있음을 컴파일러에 상기시키므로 컴파일된 프로그램이 이 변수를 저장하거나 읽어야 할 때마다 컴파일러에게 해당 변수에 대해 아무 작업도 수행하지 않도록 지시합니다. 최적화, 데이터는 가변 메모리 주소에서 직접 읽혀져 오류를 방지하기 위해 특수 주소에 대한 안정적인 액세스를 제공합니다.

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1. 소개

1. 컴파일러 최적화 소개:

메모리 액세스 속도가 훨씬 낮기 때문에 CPU 처리 속도, 시스템의 전반적인 성능을 향상시키기 위해 하드웨어에 하드웨어 캐시 캐시가 도입되어 메모리에 대한 액세스를 가속화합니다. 또한 최신 CPU의 명령어 실행은 반드시 엄격한 순서를 따르지는 않습니다. 상관관계가 없는 명령어는 CPU의 명령어 파이프라인을 최대한 활용하고 실행 속도를 향상시키는 순서대로 실행될 수 있습니다. 위의 내용은 하드웨어 수준 최적화입니다. 소프트웨어 수준의 최적화를 살펴보겠습니다. 하나는 프로그래머가 코드를 작성할 때 최적화하고, 다른 하나는 컴파일러에 의해 최적화합니다. 컴파일러 최적화에 일반적으로 사용되는 방법은 다음과 같습니다. 메모리 변수를 레지스터에 캐싱, CPU명령 파이프라인을 최대한 활용하기 위한 명령 순서 조정 일반적인 방법은 읽기 및 쓰기 명령을 재정렬하는 것입니다. 기존 메모리를 최적화할 때 이러한 최적화는 투명하고 매우 효율적입니다. 컴파일러 최적화나 하드웨어 재정렬로 인해 발생하는 문제에 대한 해결책은 하드웨어(또는 다른 프로세서)의 관점에서 특정 순서로 수행되어야 하는 작업 사이에 메모리 장벽을 배치하는 것입니다. Linux는 컴파일러 실행 순서 문제를 해결합니다.

void Barrier(void)

이 함수는 컴파일러에 메모리 장벽을 삽입하라고 알리지만 하드웨어에는 유효하지 않습니다. 컴파일된 코드는 현재 CPU 레지스터의 모든 수정된 값을 메모리에 저장한 다음 다음과 같은 경우 메모리에서 검색합니다. 이 데이터를 읽어야 합니다.

2. Volatile은 항상 최적화와 관련되어 있습니다. 컴파일러에는 프로그램 내 변수가 어디에 할당되었는지, 어디에 사용되었는지, 분석 결과가 어디에 사용되는지 분석하는 기술이 있습니다. 지속적인 병합 및 지속적인 전파를 위해 최적화를 기다리는 동안 일부 코드를 제거할 수 있습니다. 그러나 프로그램에서 이러한 최적화가 필요하지 않은 경우도 있습니다. 이 경우 휘발성 키워드를 사용하여 이러한 최적화를 금지할 수 있습니다.

2. 휘발성에 대한 자세한 설명:

1. 원리 및 기능:

휘발성의 원래 의미는 "휘발성"입니다. 왜냐하면 레지스터에 액세스하는 것이 메모리 장치에 액세스하는 것보다 훨씬 빠르기 때문입니다. 일반적으로 메모리에 대한 액세스를 줄이기 위해 최적화가 이루어지지만 더티 데이터를 읽을 수 있습니다.

변수 값을 선언하기 위해 휘발성을 사용해야 하는 경우 시스템은 이전 명령어가 해당 메모리에서 데이터를 읽었더라도 항상 해당 메모리에서 데이터를 다시 읽습니다.

정확하게 말하면, 이 키워드로 선언된 변수를 발견하면 컴파일러는 더 이상 변수에 액세스하는 코드를 최적화하지 않으므로(데이터는 변수 메모리 주소에서 직접 읽혀집니다), 따라서 특수 주소에 대한 액세스를 제공합니다. 액세스; 휘발성이 사용되지 않으면 컴파일러는 선언된 명령문을 최적화합니다. (간단히 말하면 휘발성 키워드는 컴파일러의 결과에 영향을 미칩니다. 휘발성으로 선언된 변수는 변수가 언제든지 변경될 수 있다는 의미입니다. 오류를 방지하려면 변수와 관련된 작업에 대해 컴파일 최적화를 수행하지 마세요)

2. 두 가지 예를 살펴보겠습니다.

1> 컴파일러에게 최적화를 수행할 수 없다고 알립니다

예를 들어 특정 주소에 두 개의 명령을 보내려는 경우:

int *ip =...; //设备地址 
*ip = 1; //第一个指令 
*ip = 2; //第二个指令

위 프로그램 컴파일러는 다음과 같이 최적화될 수 있습니다.

int *ip = ...; 
*ip = 2;

결과적으로 첫 번째 명령어가 손실됩니다. 휘발성을 사용하는 경우 컴파일러는 최적화를 허용하지 않으므로 프로그램의 원래 의도가 보장됩니다.

volatile int *ip = ...; 
*ip = 1; 
*ip = 2;

컴파일러가 최적화를 원하더라도 두 개의 pay 문을 하나로 변환하지 않습니다. 다른 최적화만 수행할 수 있습니다.

2>휘발성으로 정의된 변수는 프로그램 외부에서 변경되므로 매번 메모리에서 읽어야 하며, 캐시나 레지스터에 있는 백업은 재사용할 수 없습니다.

예:

volatile char a;
a=0;
while(!a){
//do some things;
}
doother();

如果没有 volatiledoother()不会被执行

3.下面是使用volatile变量的几个场景：

1>中断服务程序中修改的供其它程序检测的变量需要加volatile；

例如:

static int i=0;
int main(void)
{
     ...
     while (1){
if (i) dosomething();
}
｝
/* Interrupt service routine. */
void ISR_2(void)
{
      i=1;
}

程序的本意是希望ISR_2中断产生时，在main函数中调用dosomething函数，但是，由于编译器判断在main函数里面没有修改过i，因此可能只执行一次对从i到某寄存器的读操作，然后每次if判断都只使用这个寄存器里面的“i副本”，导致dosomething永远也不会被调用。如果将变量加上volatile修饰，则编译器保证对此变量的读写操作都不会被优化（肯定执行）。此例中i也应该如此说明。

2>多任务环境下各任务间共享的标志应该加volatile

3>存储器映射的硬件寄存器通常也要加voliate，因为每次对它的读写都可能有不同意义。

例如：

假设要对一个设备进行初始化，此设备的某一个寄存器为0xff800000。

int  *output = (unsigned  int *)0xff800000;//定义一个IO端口；
int   init(void)
{
      int i;
      for(i=0;i< 10;i++){
         *output = i;
      }
}

经过编译器优化后，编译器认为前面循环半天都是废话，对最后的结果毫无影响，因为最终只是将output这个指针赋值为9，所以编译器最后给你编译编译的代码结果相当于：

int  init(void)
{
      *output = 9;
}

如果你对此外部设备进行初始化的过程是必须是像上面代码一样顺序的对其赋值，显然优化过程并不能达到目的。反之如果你不是对此端口反复写操作，而是反复读操作，其结果是一样的，编译器在优化后，也许你的代码对此地址的读操作只做了一次。然而从代码角度看是没有任何问题的。这时候就该使用volatile通知编译器这个变量是一个不稳定的，在遇到此变量时候不要优化。

例如：

volatile  int *output=(volatile unsigned int *)0xff800000;//定义一个I/O端口

另外，以上这几种情况经常还要同时考虑数据的完整性（相互关联的几个标志读了一半被打断了重写），在1中可以通过关中断来实现，2中禁止任务调度，3中则只能依靠硬件的良好设计。

4.几个问题

 1)一个参数既可以是const还可以是volatile吗？

可以的，例如只读的状态寄存器。它是volatile因为它可能被意想不到地改变。它是const因为程序不应该试图去修改它。

2) 一个指针可以是volatile 吗？

可以，当一个中服务子程序修该一个指向一个buffer的指针时。

5.volatile的本质：

1> 编译器的优化

在本次线程内, 当读取一个变量时，为提高存取速度，编译器优化时有时会先把变量读取到一个寄存器中；以后，再取变量值时，就直接从寄存器中取值；当变量值在本线程里改变时，会同时把变量的新值copy到该寄存器中，以便保持一致。

当变量在因别的线程等而改变了值，该寄存器的值不会相应改变，从而造成应用程序读取的值和实际的变量值不一致。

当该寄存器在因别的线程等而改变了值，原变量的值不会改变，从而造成应用程序读取的值和实际的变量值不一致。

2>volatile应该解释为“直接存取原始内存地址”比较合适，“易变的”这种解释简直有点误导人。

6.下面的函数有什么错误：

int square(volatile int *ptr)
{
return *ptr * *ptr;
}

该程序的目的是用来返指针*ptr指向值的平方，但是，由于*ptr指向一个volatile型参数，编译器将产生类似下面的代码：

int square(volatile int *ptr)
{
int a,b;
a = *ptr;
b = *ptr;
return a * b;
}

由于*ptr的值可能被意想不到地该变，因此a和b可能是不同的。结果，这段代码可能返不是你所期望的平方值！正确的代码如下：

long square(volatile int *ptr)
{
int a;
a = *ptr;
return a * a;
}

注意：频繁地使用volatile很可能会增加代码尺寸和降低性能,因此要合理的使用volatile。

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위 내용은 C 언어에서 휘발성 키워드의 기능은 무엇입니까?의 상세 내용입니다. 자세한 내용은 PHP 중국어 웹사이트의 기타 관련 기사를 참조하세요!