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
如果你正在从内存中的某个点(比如说,一个完全独立的进程/设备/任何东西)读取数据,则需要使用Volatile。
我曾经在纯c的多处理器系统中使用双端口ram。我们使用硬件管理的16位值作为信号量,以知道另一个家伙什么时候完成。基本上我们是这样做的:
void waitForSemaphore()
{
volatile uint16_t* semPtr = WELL_KNOWN_SEM_ADDR;/*well known address to my semaphore*/
while ((*semPtr) != IS_OK_FOR_ME_TO_PROCEED);
}
没有volatile,优化器认为循环是无用的(这家伙从不设置值!他疯了,删掉那代码吧!),我的代码会在没有获得信号量的情况下继续运行,从而在以后造成问题。
其他回答
您必须使用它来实现自旋锁以及一些(所有?)无锁数据结构 与原子操作/指令一起使用 曾经帮助我克服编译器的错误(在优化过程中错误地生成代码)
我应该提醒你的一个用法是,在信号处理函数中,如果你想访问/修改一个全局变量(例如,将其标记为exit = true),你必须将该变量声明为'volatile'。
所有的答案都很好。但在此之上,我想分享一个例子。
下面是一个小的cpp程序:
#include <iostream>
int x;
int main(){
char buf[50];
x = 8;
if(x == 8)
printf("x is 8\n");
else
sprintf(buf, "x is not 8\n");
x=1000;
while(x > 5)
x--;
return 0;
}
现在,让我们生成上述代码的程序集(我将只粘贴与此相关的程序集的部分):
生成程序集的命令:
g++ -S -O3 -c -fverbose-asm -Wa,-adhln assembly.cpp
会众是这样。
main:
.LFB1594:
subq $40, %rsp #,
.seh_stackalloc 40
.seh_endprologue
# assembly.cpp:5: int main(){
call __main #
# assembly.cpp:10: printf("x is 8\n");
leaq .LC0(%rip), %rcx #,
# assembly.cpp:7: x = 8;
movl $8, x(%rip) #, x
# assembly.cpp:10: printf("x is 8\n");
call _ZL6printfPKcz.constprop.0 #
# assembly.cpp:18: }
xorl %eax, %eax #
movl $5, x(%rip) #, x
addq $40, %rsp #,
ret
.seh_endproc
.p2align 4,,15
.def _GLOBAL__sub_I_x; .scl 3; .type 32; .endef
.seh_proc _GLOBAL__sub_I_x
您可以在程序集中看到,没有为sprintf生成程序集代码,因为编译器假定x不会在程序之外发生变化。while循环也是如此。由于优化,循环被完全删除,因为编译器认为它是无用的代码,因此直接将5分配给x(参见movl $5, x(%rip))。
如果外部进程/硬件将x的值更改为x = 8之间的某个值,则会出现问题;和if(x == 8).我们希望else块可以工作,但不幸的是编译器已经删除了这部分。
现在,为了解决这个问题,在assembly。cpp中,让我们改变int x;到volatile int x;并快速查看生成的汇编代码:
main:
.LFB1594:
subq $104, %rsp #,
.seh_stackalloc 104
.seh_endprologue
# assembly.cpp:5: int main(){
call __main #
# assembly.cpp:7: x = 8;
movl $8, x(%rip) #, x
# assembly.cpp:9: if(x == 8)
movl x(%rip), %eax # x, x.1_1
# assembly.cpp:9: if(x == 8)
cmpl $8, %eax #, x.1_1
je .L11 #,
# assembly.cpp:12: sprintf(buf, "x is not 8\n");
leaq 32(%rsp), %rcx #, tmp93
leaq .LC0(%rip), %rdx #,
call _ZL7sprintfPcPKcz.constprop.0 #
.L7:
# assembly.cpp:14: x=1000;
movl $1000, x(%rip) #, x
# assembly.cpp:15: while(x > 5)
movl x(%rip), %eax # x, x.3_15
cmpl $5, %eax #, x.3_15
jle .L8 #,
.p2align 4,,10
.L9:
# assembly.cpp:16: x--;
movl x(%rip), %eax # x, x.4_3
subl $1, %eax #, _4
movl %eax, x(%rip) # _4, x
# assembly.cpp:15: while(x > 5)
movl x(%rip), %eax # x, x.3_2
cmpl $5, %eax #, x.3_2
jg .L9 #,
.L8:
# assembly.cpp:18: }
xorl %eax, %eax #
addq $104, %rsp #,
ret
.L11:
# assembly.cpp:10: printf("x is 8\n");
leaq .LC1(%rip), %rcx #,
call _ZL6printfPKcz.constprop.1 #
jmp .L7 #
.seh_endproc
.p2align 4,,15
.def _GLOBAL__sub_I_x; .scl 3; .type 32; .endef
.seh_proc _GLOBAL__sub_I_x
在这里,您可以看到生成了sprintf、printf和while循环的程序集代码。这样做的好处是,如果某个外部程序或硬件更改了x变量,那么将执行sprintf部分的代码。类似地,while循环也可以用于busy waiting now。
一些处理器具有超过64位精度的浮点寄存器(例如。32位x86没有SSE,见Peter的评论)。这样,如果您对双精度数运行多次操作,实际上会得到比将每个中间结果截断为64位更高精度的答案。
这通常很好,但这意味着根据编译器如何分配寄存器和进行优化,对于完全相同的输入,完全相同的操作将得到不同的结果。如果您需要一致性,那么您可以使用volatile关键字强制每个操作返回内存。
它对于一些没有代数意义但减少浮点误差的算法也很有用,比如Kahan求和。代数上它是一个nop,所以它经常会被错误地优化除非一些中间变量是不稳定的。
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。