正在加载···

AI摘要

HunYuan-Lite

在 C 语言里，volatile属于类型修饰符，其主要功能是告知编译器某个变量可能会以不可预知的方式被修改。这些不可预知的修改来源多样，像硬件、中断服务程序或者其他线程都可能进行修改。使用volatile的目的在于防止编译器对该变量的访问实施优化，以此保证每次对变量的读写操作都是直接针对内存进行的，否则编译器可能会把变量的值缓存到寄存器中。

使用场景

访问硬件寄存器
在进行嵌入式系统编程时，常常需要对硬件寄存器进行直接访问，而这些寄存器的值可能会因为硬件状态的改变而发生变化。

// 定义一个指向硬件寄存器的指针
volatile unsigned int* const UART_STATUS = (volatile unsigned int*)0x40000000;
   
// 读取寄存器的值，每次都会直接从内存读取
unsigned int status = *UART_STATUS;

在中断服务程序（ISR）中使用全局变量
当中断发生时，会对全局变量的值进行修改，此时就需要用volatile来确保主程序能够正确感知到这种变化。

volatile int flag = 0;
   
// 中断服务程序
void ISR(void) {
    flag = 1;  // 当中断发生时设置标志
}
   
// 主程序
int main(void) {
    while (!flag) {  // 编译器不会对flag进行优化，每次都会读取最新值
        // 等待中断
    }
    // 处理中断事件
    return 0;
}

多线程环境下的共享变量
在多线程程序中，为了保证变量的可见性，通常会使用volatile。不过要注意，它不能保证原子操作，也不能替代同步机制。

// 线程1和线程2共享的变量
volatile int shared_variable = 0;
   
// 线程1：修改共享变量
void thread1_function(void) {
    shared_variable = 1;
}
   
// 线程2：读取共享变量
void thread2_function(void) {
    int value = shared_variable;  // 确保读取到最新值
}

volatile和指针

指针指向的是一个volatile的对象，但是指针变量本身并不是volatile的
1
volatile int* ptr;
指针变量本身是volatile 的，但是指针所指的内容并不是volatile的
1
int* volatile ptr;
指针就本身是个volatile的变量，又指向了volatile的数据内容
1
volatile int* volatile ptr;

volatile和结构体

修饰结构体成员
当结构体成员被声明为 volatile 时，对该成员的每一次访问都会直接访问内存。

typedef struct {
    volatile int value;
} VolatileStruct;
	
void example(VolatileStruct* s) {
    s->value = 10;  // 直接写入内存
    int a = s->value;  // 直接从内存读取
    int b = s->value;  // 再次从内存读取，不会使用缓存
}

修饰结构体本身
如果只是将结构体本身声明为 volatile，那么通过该结构体指针访问成员时，所有成员都会被当作 volatile 类型。

typedef struct {
    int x;
    int y;
} Point;
   
volatile Point* pt;  // 整个结构体被视为 volatile
   
void modify_point(void) {
    pt->x = 10;  // 相当于 volatile 访问
    pt->y = 20;  // 相当于 volatile 访问
}