为什么C中需要挥发性?它的用途是什么?它会做什么?


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我会提到另一个挥发物很重要的场景。

假设您为更快的I/O对文件进行内存映射,并且该文件可以在幕后更改(例如,该文件不在您的本地硬盘驱动器上,而是通过网络由另一台计算机提供)。

如果您通过指向非易失性对象的指针(在源代码级别)访问内存映射文件的数据,那么编译器生成的代码可以多次获取相同的数据,而您却不知道它。

如果该数据碰巧发生了变化,您的程序可能会使用两个或多个不同版本的数据,并进入不一致的状态。如果程序处理不受信任的文件或来自不受信任位置的文件,这不仅会导致程序的逻辑不正确行为,而且还会导致可利用的安全漏洞。

如果您关心安全性,这是一个需要考虑的重要场景。

其他回答

它不允许编译器自动改变变量的值。易失性变量用于动态使用。

volatile的另一个用途是信号处理程序。如果你有这样的代码:

int quit = 0;
while (!quit)
{
    /* very small loop which is completely visible to the compiler */
}

编译器可以注意到循环体没有触及quit变量,并将循环转换为while (true)循环。即使在信号处理程序上为SIGINT和SIGTERM设置了退出变量;编译器无法知道这一点。

但是,如果quit变量被声明为volatile,编译器将被迫每次加载它,因为它可以在其他地方修改。这正是你在这种情况下想要的。

Volatile意味着存储可能在任何时候被改变,而且是在用户程序控制之外被改变。这意味着如果你引用变量,程序应该总是检查物理地址(即映射的输入fifo),而不是以缓存的方式使用它。

我的简单解释是:

在某些情况下,基于逻辑或代码,编译器会对它认为不会改变的变量进行优化。volatile关键字阻止变量被优化。

例如:

bool usb_interface_flag = 0;
while(usb_interface_flag == 0)
{
    // execute logic for the scenario where the USB isn't connected 
}

从上面的代码中,编译器可能认为usb_interface_flag被定义为0,并且在while循环中它将永远为0。优化后,编译器会一直将其视为while(true),导致无限循环。

为了避免这种情况,我们将标志声明为volatile,我们告诉编译器这个值可能会被外部接口或程序的其他模块改变,也就是说,请不要优化它。这就是volatile的用例。

volatile变量可以从编译代码的外部进行更改(例如,程序可以将volatile变量映射到内存映射寄存器)。编译器不会对处理易失性变量的代码应用某些优化——例如,它不会在不将其写入内存的情况下将其加载到寄存器。这在处理硬件寄存器时很重要。