什么時候應該使用volatile 修飾符?
volatile 修飾符告訴編譯程序不要對該變量所參與的操作進行某些優(yōu)化。在兩種特殊的情況下需要使用volatile 修飾符:第一種情況涉及到內存映射硬件(memory-mapped hardware,如圖形適配器,這類設備對計算機來說就好象是內存的一部分一樣),第二種情況涉及到共享內存(shared memory,即被兩個以上同時運行的程序所使用的內存)。
大多數(shù)計算機擁有一系列寄存器,其存取速度比計算機主存更快。好的編譯程序能進行一種被稱為“冗余裝入和存儲的刪去”(redundant load and store removal)的優(yōu)化,即編譯程序會·在程序中尋找并刪去這樣兩類代碼:一類是可以刪去的從內存裝入數(shù)據(jù)的指令,因為相應的數(shù)據(jù)已經被存放在寄存器中;另一種是可以刪去的將數(shù)據(jù)存入內存的指令,因為相應的數(shù)據(jù)在再次被改變之前可以一直保留在寄存器中。
如果一個指針變量指向普通內存以外的位置,如指向一個外圍設備的內存映射端口,那么冗余裝入和存儲的優(yōu)化對它來說可能是有害的。例如,為了調整某個操作的時間,可能會用到下述函數(shù):
time_t time_addition(volatile const struct timer * t, int a)
{
int n;
int x;
time_t then;
x=O;
then= t->value
for (n=O; n<1O00; n++)
x=x+a ;
return t->value - then;
}
在上述函數(shù)中,變量t->value 實際上是一個硬件計數(shù)器,其值隨時間增加。該函數(shù)執(zhí)行1000 次把a 值加到x 上的操作,然后返回t->value 在這1000 次加法的執(zhí)行期間所增加的值。如果不使用volatile 修飾符,一個聰明的編譯程序可能就會認為t->value 在該函數(shù)執(zhí)行期間不會改變,因為該函數(shù)內沒有明確地改變t->value 的語句。這樣,編譯程序就會認為沒有必要再次從內存中讀入t->value 并將其減去then,因為答案永遠是0。因此,編譯程序可能會對該函數(shù)進行“優(yōu)化”,結果使得該函數(shù)的返回值永遠是0。
如果一個指針變量指向共享內存中的數(shù)據(jù),那么冗余裝入和存儲的優(yōu)化對它來說可能也是有害的,共享內存通常用來實現(xiàn)兩個程序之間的互相通訊,即讓一個程序把數(shù)據(jù)存到共享的那塊內存中,而讓另一個程序從這塊內存中讀數(shù)據(jù)。如果從共享內存裝入數(shù)據(jù)或把數(shù)據(jù)存入共享內存的代碼被編譯程序優(yōu)化掉了,程序之間的通訊就會受到影響。
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