关于全局变量被修改以及volatile的用法

2016-01-21 来源：eefocus

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！

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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--;
      ...
}