C中__IO和静态关键字有啥用？

Posted 2023-02-19

【中文标题】C中__IO和静态关键字有啥用？

【英文标题】：What is the use of __IO & static keywords in C?C中__IO和静态关键字有什么用？

【发布时间】：2018-12-22 12:56:49

【问题描述】：

我正在检查一些为 STM32F 微控制器编写的代码，我发现在初始化变量之前使用了这些关键字。我想知道使用“__IO”和“static”关键字有什么意义？

这行代码是这样给出的：

static   __IO   uint32_t   sysTickCounter; 

【问题讨论】：

__IO 可能是一个宏，可以是volatile 或什么都不是

static，嗯，这意味着它仅限于这个范围（文件或函数）但全局（不是自动变量）

当然，如果您包含 C 文件（不推荐），那么该变量在您包含的文件中可见

你不需要static，除非变量在其他文件中定义为同名。

我们不是个人辅导服务。评论不适用于扩展讨论或询问/回答更多问题。您的所有问题都将由教科书解答。请拿一个；不要尝试从晦涩难懂的在线教程或 youtube 视频中学习 C。

【参考方案1】：

__IO / volatile

__IO 不是 C 关键字。 __IO 是 volatile 的宏 - 在 STM32 标准外设库头文件中定义。例如，在core_cm4.h（可能在CMSIS 子文件夹中），你会发现

#define     __IO    volatile

（如果你使用gcc的-E选项只使用预处理阶段，你可以看到宏的展开。）

反过来，volatile 关键字通常应用于变量以防止编译器“优化它”。这在嵌入式系统中很有用 - 变量可能在中断中使用 - 编译器优化可能会导致问题。

简短的例子...

int main(void) 
    int ms = 0;

    ms++;
    while (1);

    return 0;

这是生成的程序集（对 PIC12f629 目标使用 sdcc 编译器）。如您所见，ms 变量已被“优化”。

_main:
; 2 exit points
_00113_DS_:
;   .line   18; "main.c"    while (1)
    GOTO    _00113_DS_
    RETURN
; exit point of _main

另一方面，如果我们将变量声明为volatile ...

volatile int ms = 0;
ms++;
// etc.

保留相关说明：

_main:
; 2 exit points
;   .line   16; "main.c"    volatile int ms = 0;
    CLRF    _main_ms_1_5
    CLRF    (_main_ms_1_5 + 1)
;   .line   19; "main.c"    ms++;
    INCF    _main_ms_1_5,F
    BTFSC   STATUS,2
    INCF    (_main_ms_1_5 + 1),F
_00113_DS_:
;   .line   21; "main.c"    while (1)
    GOTO    _00113_DS_
    RETURN
; exit point of _main

static

static 关键字的效果取决于声明变量的作用域。

文件范围 - 变量的范围仅限于当前编译单元（通常是一个文件加上它的#included 头文件）。 块作用域（例如，在函数内）- 变量在程序运行期间保存在内存中。 （对于一个函数，这意味着变量的值在函数的后续调用之间被保留。）

注意事项

正如 vlk 在评论中指出的那样，volatile 的另一个重要用途是访问外设寄存器（尽管在这种情况下您会使用指针）。

【讨论】：

很好的答案，但这不仅适用于中断，主要目的是定义映射到MCU具有外设和系统寄存器的地址的变量，例如GPIO，SYSTICK，RCC，......因为无法优化对这些寄存器的访问。

@naasif 如何检查标准或至少是一本好的 C 教科书？

好吧，@naasif，我会咬：port70.net/~nsz/c/c11/n1570.html 并且“我现在没有书” - 这就是问题所在。买一个。

大卫。它不会阻止任何优化。 volatile 只保证变量在每次使用时都会从其存储位置读取，并在每次更改后存储。godbolt.org/g/hgv4hD

volatile 对于不受编译器完全控制的任何事物都是必不可少的。编译器不知道是否/何时/曾经执行过使用变量的 ISR，因此可能看不到访问其当前值的相关性。内存映射 IO 也不受编译器的控制：写入 IO 位置将对硬件产生影响，即使编译器认为这无关紧要，因为该值永远不会被读回。尽管软件没有写入该位置，但每次读取 IO 位置可能会产生不同的结果。这就是需要volatile 的原因。