今天参加一家公司的嵌入式C语言笔试,其中有道主观题谈到在嵌入式系统中volatile变量的用法。平时学习C语言没怎么用到,只用到过static和extern的变量,很惭愧没答上来。嵌入式C语言笔试经常会出现的题目有:

1、区分指针常量与常量数组

2、char *p = "hello"与char a[]="hello"的区别。

3、大小端问题

4、字节对齐问题

5、const的作用、static的作用\extern的作用

6、进程与线程的区别

7、Linux进程间通讯方式有哪几种,简述它们各自的特点。

8、指针问题,必考。

9、中断函数与一般函数的区别

等等。这些通常会以代码的形式或者问答的形式考查。

于是上网搜了一下答案,看到了两篇博客,总结得不错,于是就转载了其中的一篇,内容如下:

这篇文章转载自ITeye博主qinpan214的博客

一个定义为volatile的变量是说这变量可能会被意想不到地改变,这样,编译器就不会去假设这个变量的值了。精确地说就是,优化器在用到这个变量时必须每次都小心地重新读取这个变量的值,而不是使用保存在寄存器里的备份。下面是volatile变量的几个例子:

    1). 并行设备的硬件寄存器(如:状态寄存器)

    2). 一个中断服务子程序中会访问到的非自动变量(Non-automatic variables)

    3). 多线程应用中被几个任务共享的变量

    回答不出这个问题的人是不会被雇佣的。我认为这是区分C程序员和嵌入式系统程序员的最基本的问题。嵌入式系统程序员经常同硬件、中断、RTOS等等打交道,所用这些都要求volatile变量。不懂得volatile内容将会带来灾难。

    假设被面试者正确地回答了这是问题(嗯,怀疑这否会是这样),我将稍微深究一下,看一下这家伙是不是直正懂得volatile完全的重要性。

    1). 一个参数既可以是const还可以是volatile吗?解释为什么。

    2). 一个指针可以是volatile 吗?解释为什么。

    3). 下面的函数有什么错误:

         int square(volatile int *ptr)

         {

              return *ptr * *ptr;

         }

    下面是答案:

    1). 是的。一个例子是只读的状态寄存器。它是volatile因为它可能被意想不到地改变。它是const因为程序不应该试图去修改它。

    2). 是的。尽管这并不很常见。一个例子是当一个中服务子程序修该一个指向一个buffer的指针时。

    3). 这段代码的有个恶作剧。这段代码的目的是用来返指针*ptr指向值的平方,但是,由于*ptr指向一个volatile型参数,编译器将产生类似下面的代码:

    int square(volatile int *ptr) 

    {

         int a,b;

         a = *ptr;

         b = *ptr;

         return a * b;

     }

    由于*ptr的值可能被意想不到地该变,因此a和b可能是不同的。结果,这段代码可能返不是你所期望的平方值!正确的代码如下:

     long square(volatile int *ptr) 

     {

            int a;

            a = *ptr;

            return a * a;

     }

讲讲我的理解: (欢迎打板子...~~!)

关键在于两个地方:     

 

1. 编译器的优化  (请高手帮我看看下面的理解)

在本次线程内, 当读取一个变量时,为提高存取速度,编译器优化时有时会先把变量读取到一个寄存器中;以后,再取变量值时,就直接从寄存器中取值;

当变量值在本线程里改变时,会同时把变量的新值copy到该寄存器中,以便保持一致

当变量在因别的线程等而改变了值,该寄存器的值不会相应改变,从而造成应用程序读取的值和实际的变量值不一致

当该寄存器在因别的线程等而改变了值,原变量的值不会改变,从而造成应用程序读取的值和实际的变量值不一致 

举一个不太准确的例子: 

发薪资时,会计每次都把员工叫来登记他们的银行卡号;一次会计为了省事,没有即时登记,用了以前登记的银行卡号;刚好一个员工的银行卡丢了,已挂失该银行卡号;从而造成该员工领不到工资 

员工 -- 原始变量地址 

银行卡号 -- 原始变量在寄存器的备份 

2. 在什么情况下会出现(如1楼所说)

    1). 并行设备的硬件寄存器(如:状态寄存器) 

    2). 一个中断服务子程序中会访问到的非自动变量(Non-automatic variables) 

    3). 多线程应用中被几个任务共享的变量 

    

补充: volatile应该解释为“直接存取原始内存地址”比较合适,“易变的”这种解释简直有点误导人; 

“易变”是因为外在因素引起的,象多线程,中断等,并不是因为用volatile修饰了的变量就是“易变”了,假如没有外因,即使用volatile定义,它也不会变化;

而用volatile定义之后,其实这个变量就不会因外因而变化了,可以放心使用了; 大家看看前面那种解释(易变的)是不是在误导人

------------简明示例如下:------------------

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:

int volatile nVint;

>>>>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里面读。这样以来,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:

>>

#i nclude <stdio.h>

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:

#i nclude <stdio.h>

void main()

{

volatile int i=10;

int a = i;

printf("i= %d",a);

__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!

------------------------------------

volatile对应的变量可能在你的程序本身不知道的情况下发生改变

比如多线程的程序,共同访问的内存当中,多个程序都可以操纵这个变量

你自己的程序,是无法判定合适这个变量会发生变化

还比如,他和一个外部设备的某个状态对应,当外部设备发生操作的时候,通过驱动程序和中断事件,系统改变了这个变量的数值,而你的程序并不知道。

对于volatile类型的变量,系统每次用到他的时候都是直接从对应的内存当中提取,而不会利用cache当中的原有数值,以适应它的未知何时会发生的变化,系统对这种变量的处理不会做优化——显然也是因为它的数值随时都可能变化的情况。

--------------------------------------------------------------------------------

典型的例子

for ( int i=0; i<100000; i++);

这个语句用来测试空循环的速度的

但是编译器肯定要把它优化掉,根本就不执行

如果你写成 

for ( volatile int i=0; i<100000; i++);

它就会执行了

volatile的本意是“易变的” 

由于访问寄存器的速度要快过RAM,所以编译器一般都会作减少存取外部RAM的优化。比如:

static int i=0;

int main(void)

{

...

while (1)

{

if (i) dosomething();

}

}

/* Interrupt service routine. */

void ISR_2(void)

{

i=1;

}

程序的本意是希望ISR_2中断产生时,在main当中调用dosomething函数,但是,由于编译器判断在main函数里面没有修改过i,因此

可能只执行一次对从i到某寄存器的读操作,然后每次if判断都只使用这个寄存器里面的“i副本”,导致dosomething永远也不会被

调用。如果将将变量加上volatile修饰,则编译器保证对此变量的读写操作都不会被优化(肯定执行)。此例中i也应该如此说明。

一般说来,volatile用在如下的几个地方:

1、中断服务程序中修改的供其它程序检测的变量需要加volatile;

2、多任务环境下各任务间共享的标志应该加volatile;

3、存储器映射的硬件寄存器通常也要加volatile说明,因为每次对它的读写都可能由不同意义;

另外,以上这几种情况经常还要同时考虑数据的完整性(相互关联的几个标志读了一半被打断了重写),在1中可以通过关中断来实

现,2中可以禁止任务调度,3中则只能依靠硬件的良好设计了。

volatile 强调读同步(优化器在用到这个变量时必须每次都小心地重新读取这个变量的值)

而synchronized 强调读写同步

volatile在嵌入式系统中的用法的更多相关文章

  1. Nginx在嵌入式系统中的应用

    -----------------本文转载自 http://blog.csdn.net/xteda/article/details/39708009 ------------------------- ...

  2. 用crontab、crond在嵌入式系统中添加定时任务

    在嵌入式系统中,定时任务通过crond和cronttab两个系统命令来联合执行. 其中crond是定时任务的守护进程,系统开始时是没有开启的.crontab主要作用是管理用户的crontab file ...

  3. 搭建属于你的家庭网络实时监控–HTML5在嵌入式系统中的应用&#183;高级篇

    *本文已刊登在<无线电>2014年第6期 <搭建属于你的在线实时採集系统>中已经对HTML5平台有了初步的认识,并基于此向大家展示了怎样将採集到的数据上传至网络.实现实时观測. ...

  4. linux kernel系列四:嵌入式系统中的文件系统以及MTD

    本节介绍File System和MTD技术 一 FS 熟知的FS有ext2,3,4.但是这些都是针对磁盘设备的.而ES中一般的存储设备为Flash,由于Flash的特殊性: Flash存储按照Bloc ...

  5. C语言嵌入式系统编程修炼之三:内存操作

    数据指针 在嵌入式系统的编程中,常常要求在特定的内存单元读写内容,汇编有对应的MOV指令,而除C/C++以外的其它编程语言基本没有直接访问绝对地址的能力.在嵌入式系统的实际调试中,多借助C语言指针所具 ...

  6. 《嵌入式系统原理与接口技术》——嵌入式系统接口应用基础

    本文为我负责编写的电子工业出版社出版的<嵌入式系统原理与接口技术>一书第七章部分,这里整理的仍然是修改稿,供需要的同学参考,本书为普通高等教育"十二五"规划教材,电子信 ...

  7. C语言嵌入式系统编程修炼

    C语言嵌入式系统编程修炼 2008-08-19 作者:宋宝华 来源:天极网 C语言嵌入式系统编程修炼之背景篇 本文的讨论主要围绕以通用处理器为中心的协议处理模块进行,因为它更多地牵涉到具体的C语言编程 ...

  8. [读书笔记1]《C语言嵌入式系统编程修炼》

      大学前两年一直搞的是单片机,写的是嵌入式C语言程序,走过了不少弯路,现在感觉仍然在走弯路.有幸偶尔看到了这篇文章,深感自己以前写程序的时候存在很多误区.现写篇博客做下总结. 作者:宋宝华出处:天极 ...

  9. 嵌入式Linux驱动学习之路(一)嵌入式系统的软硬件架构

    硬件资料: 操作系统:(非虚拟机) zws@z-pc:~$ lsb_release -aNo LSB modules are available.Distributor ID: Ubuntu Desc ...

随机推荐

  1. Java + selenium 元素定位(3)之By TagName

    本篇介绍findElement接口中的By TagName方法.首先,要知道什么是tagname.之前我们使用F12开发者工具查看网页元素是,发现每行代码前都有<input>.<bo ...

  2. java中四种访问修饰符区别及详解全过程

    客户端程序员:即在其应用中使用数据类型的类消费者,他的目标是收集各种用来实现快速应用开发的类. 类创建者:即创建新数据类型的程序员,目标是构建类. 访问控制存在的原因:a.让客户端程序员无法触及他们不 ...

  3. PAT甲级【2019年3月考题】——A1157 Anniversary【25】

    Zhejiang University is about to celebrate her 122th anniversary in 2019. To prepare for the celebrat ...

  4. 初学Selenium遇上的问题

    1.IWebDriver driver = new InternetExplorerDriver();运行时报关于protecte model的错误 解决办法就是用如下代码设置IEDriverOpit ...

  5. 逃脱 (简单BFS)

    题目传送门 G逃脱  题目描述 这是mengxiang000和Tabris来到幼儿园的第四天,幼儿园老师在值班的时候突然发现幼儿园某处发生火灾,而且火势蔓延极快,老师在第一时间就发出了警报,位于幼儿园 ...

  6. 【教程】linux安装nginx(详细)

    博主最近在安装Nginx,虽然之前安装过,但是没有记录安装过程,导致现在安装过程中遇到坑,现记录一下,希望能帮助到你. 1:安装编译工具及库文件 yum -y install make zlib zl ...

  7. mysql百万级别重排主键id(网上的删除重建id在大数据量下会出错)

    网上教程: 先删除旧的主键 再新建主键 :数据量少时没问题,不会出现主键自增空缺间隔的情况(如:1,2,3,5):但是大数据量时会出现如上所述问题(可能是内部mysql多进程或多线程同时操作引起问题) ...

  8. redis系统管理命令

    exists 和 del exists key:判断一个key是否存在,存在返回1,否则返回0. del key:删除某个key,或是一系列key type 和 keys type key:返回某个k ...

  9. Linux拓展练习部分--输入输出 / find部分 /基础拓展2

    目录 输入输出部分 find部分 基础阶段-拓展练习2 输入输出部分 1.输入时间命令"date"将当前系统时间输出到/data/1.txt [root@centos7 ~]# d ...

  10. go语言从例子开始之Example29.关闭通道

    关闭 一个通道意味着不能再向这个通道发送值了.这个特性可以用来给这个通道的接收方传达工作已经完成的信息. Example: package main import "fmt" // ...