volatile

Posted 2023-03-30 yuhaowen_

        volatile a不稳定的；易变的；结合程序，我更愿意理解为“不优化的”。volatile类型的变量，程序每次读取时都会到原地址读取变量值，而不是直接获取寄存器内缓存的变量副本。这一点，我还没有深切的感受。但是“不优化”概念在Os优化等级下，我有些理解。

        GCC编译器存在四个优化等级（optimization level），从低到高依次为O0（不优化）、O1（默认优化等级）、O2、Os、O3。以嵌入式开发为例，在main.c中声明变量 int temp=0，在主循环中判断 temp是否等于255，在不同优化等级下程序执行会存在不同的结果。

全局头文件 #includes.h文件

//（4）声明全局变量。命名规范见注2。
//【不动】宏定义全局变量前缀G_VAR_PREFIX。实现原理见注3。
#ifdef GLOBLE_VAR              //GLOBLE_VAR在main.c文件中有宏定义
  #define G_VAR_PREFIX         //前缀G_VAR_PREFIX定义为空
#else                          //GLOBLE_VAR在非main.c文件中无定义
  #define G_VAR_PREFIX extern  //前缀G_VAR_PREFIX定义为"extern"
#endif
//（在此增加全局变量）
//（系统保留）
G_VAR_PREFIX vuint16_t gcRecvLen;
G_VAR_PREFIX vuint16_t gcRecvDCLen;
G_VAR_PREFIX vuint8_t  gcReccrc32[4];
G_VAR_PREFIX vuint8_t  gcRecvBuf[MCU_SECTORSIZE];
//（用户增加）

G_VAR_PREFIX vuint8_t  temp;

中断处理程序源文件isr.c文件

//======================================================================
//程序名称：UART_User_Handler
//触发条件：UART_User串口收到一个字节触发
//备    注：进入本程序后，可使用uart_get_re_int函数可再进行中断标志判断
//          （1-有UART接收中断，0-没有UART接收中断）
//======================================================================
void UART_User_Handler(void)

     //（1）变量声明
    uint8_t flag,ch;
    DISABLE_INTERRUPTS;      //关总中断            防止其他中断程序影响串口接收中断程序
    //（2）未触发串口接收中断，退出
    if(!uart_get_re_int(UART_User)) goto UART_User_Handler_EXIT;
    //（3）收到一个字节，读出该字节数据
    ch = uart_re1(UART_User,&flag);        //调用接收一个字节的函数
    if(!flag) goto UART_User_Handler_EXIT; //实际未收到数据，退出
  //（4）接收到数据后，对temp变量重新赋值

    if(ch=='P'||ch=='p')
   
           temp=255;

   

     //（5）【公共退出区】
       UART_User_Handler_EXIT:
       ENABLE_INTERRUPTS;//开总中断

 

main.c 文件  

//（1.1）声明main函数使用的局部变量

    uint32_t mMainLoopCount;  //主循环次数变量
    uint8_t  mFlag;           //灯的状态标志
    uint32_t mLightCount;     //灯的状态切换次数

//（1.2）【不变】关总中断
    DISABLE_INTERRUPTS;

//（1.3）给主函数使用的局部变量赋初值
    temp=0;    //主循环次数变量

    mMainLoopCount=0;    //主循环次数变量
    mFlag='A';           //灯的状态标志
    mLightCount=0;       //灯的闪烁次数

//（1.4）给全局变量赋初值
       temp=0;

//（1.5）用户外设模块初始化
    gpio_init(LIGHT_BLUE,GPIO_OUTPUT,LIGHT_ON);    //初始化蓝灯
    uart_init(UART_User,115200);
//（1.6）使能模块中断
    uart_enable_re_int(UART_User);

（2）======主循环部分（开头）========================================
    for(;;)   //for(;;)（开头）
    
//（2.1）主循环次数变量+1
        mMainLoopCount++;
//（2.2）未达到主循环次数设定值，继续循环
        if (mMainLoopCount<=12888999)  continue;
//（2.3）达到主循环次数设定值，执行下列语句，进行灯的亮暗处理
//（2.3.1）清除循环次数变量
        mMainLoopCount=0; 

//O0优化等级下，temp为非volatile变量，该语句编译后不变，仍为  while(temp==！255)

//Os优化等级下，temp为非volatile变量，该语句编译后改变，被优化为  while(true)

//Os优化等级下，temp为volatile变量，该语句编译后不变，仍为  while(temp==！255)
        while(temp==！255)
        
                    
        
        
        
//（2.3.2）如灯状态标志mFlag为'L'，灯的闪烁次数+1并显示，改变灯状态及标志
        if (mFlag=='L')                    //判断灯的状态标志
        
            mLightCount++;  
            printf("灯的闪烁次数 mLightCount = %d\\n",mLightCount);
            mFlag='A';                       //灯的状态标志
            gpio_set(LIGHT_BLUE,LIGHT_ON);  //灯“亮”
            printf(" LIGHT_BLUE:ON--\\n");   //串口输出灯的状态
        
//（2.3.3）如灯状态标志mFlag为'A'，改变灯状态及标志
        else
        
            mFlag='L';                       //灯的状态标志
            gpio_set(LIGHT_BLUE,LIGHT_OFF); //灯“暗”
            printf(" LIGHT_BLUE:OFF--\\n");  //串口输出灯的状态
        
      //for(;;)结尾
//（2）======主循环部分（结尾）========================================
  //main函数（结尾）

        O0优化等级下，temp是否volatile变量，while(temp==！255)语句编译后不变，仍为  while(temp==！255)，程序运行结果不变。

        Os优化等级下，temp为非volatile变量，while(temp==！255)语句编译后改变，被优化为  while(true)，小灯亮暗永远不会改变。

        Os优化等级下，temp为volatile变量，该语句编译后不变，仍为  while(temp==！255)，UART_User串口接收到数据后，temp变量被赋值为255，程序从while循环跳出，小灯亮暗状态不断切换。