volatile关键字的作用是什么?在c++中它能解决什么问题?
就我而言,我从来没有明知肚明地需要它。
volatile关键字的作用是什么?在c++中它能解决什么问题?
就我而言,我从来没有明知肚明地需要它。
当前回答
我曾经在调试构建中使用过它,当编译器坚持要优化掉一个变量时,我希望在逐步执行代码时能够看到这个变量。
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在标准C中,使用volatile的一个地方是在信号处理程序中。事实上,在标准C中,在信号处理程序中可以安全地做的就是修改易失性sig_atomic_t变量,或者快速退出。事实上,AFAIK,这是标准C中唯一需要使用volatile来避免未定义行为的地方。
ISO/IEC 9899:2011 §7.14.1.1 The signal function ¶5 If the signal occurs other than as the result of calling the abort or raise function, the behavior is undefined if the signal handler refers to any object with static or thread storage duration that is not a lock-free atomic object other than by assigning a value to an object declared as volatile sig_atomic_t, or the signal handler calls any function in the standard library other than the abort function, the _Exit function, the quick_exit function, or the signal function with the first argument equal to the signal number corresponding to the signal that caused the invocation of the handler. Furthermore, if such a call to the signal function results in a SIG_ERR return, the value of errno is indeterminate.252) 252) If any signal is generated by an asynchronous signal handler, the behavior is undefined.
这意味着在标准C中,你可以这样写:
static volatile sig_atomic_t sig_num = 0;
static void sig_handler(int signum)
{
signal(signum, sig_handler);
sig_num = signum;
}
除此之外就没什么了。
POSIX对于在信号处理程序中可以做的事情要宽容得多,但仍然存在限制(其中一个限制是标准I/O库- printf()等-不能安全地使用)。
你的程序似乎工作,即使没有挥发关键字?也许这就是原因:
如前所述,volatile关键字有助于以下情况
volatile int* p = ...; // point to some memory
while( *p!=0 ) {} // loop until the memory becomes zero
但是,一旦调用外部函数或非内联函数,似乎几乎没有任何影响。例如:
while( *p!=0 ) { g(); }
然后无论是否使用volatile都会产生几乎相同的结果。
只要g()可以完全内联,编译器就可以看到正在发生的一切,因此可以进行优化。但是,当程序调用一个编译器看不到发生什么的地方时,编译器再做任何假设就不安全了。因此,编译器生成的代码总是直接从内存中读取。
但是要注意,当函数g()变成内联(由于显式更改或由于编译器/链接器的聪明)时,如果您忘记volatile关键字,那么您的代码可能会崩溃!
因此,我建议添加volatile关键字,即使您的程序似乎没有它也可以工作。它使意图在未来的变化方面更加清晰和强大。
我曾经在20世纪90年代早期开发过一个大型应用程序,其中包含使用setjmp和longjmp进行基于c语言的异常处理。volatile关键字对于那些值需要保存在作为“catch”子句的代码块中的变量是必要的,以免这些变量被存储在寄存器中并被longjmp清除。
其他答案已经提到避免一些优化,以便:
使用内存映射寄存器(或MMIO) 写入设备驱动程序 允许更容易的程序调试 使浮点计算更具确定性
当你需要一个值看起来来自外部,不可预测,避免编译器基于已知值进行优化时,当一个结果实际上没有使用,但你需要计算它时,或者当它被使用,但你想要计算它几次作为基准时,你需要计算在精确的点开始和结束时,Volatile是必不可少的。
volatile read类似于输入操作(如scanf或cin的使用):该值似乎来自程序外部,因此任何依赖于该值的计算都需要在它之后开始。
volatile写类似于输出操作(如printf或cout的使用):值似乎是在程序外部传递的,因此如果值依赖于计算,则需要在之前完成。
因此,一对易变的读/写可以用来控制基准测试,使时间测量变得有意义。
如果没有volatile,你的计算可以在编译器之前启动,因为没有什么会阻止计算与时间测量等函数的重新排序。
在实现无锁数据结构时必须使用volatile。否则,编译器可以自由地优化对变量的访问,这将改变语义。
换句话说,volatile告诉编译器对这个变量的访问必须对应于物理内存的读/写操作。
例如,这是Win32 API中InterlockedIncrement的声明方式:
LONG __cdecl InterlockedIncrement(
__inout LONG volatile *Addend
);