C++博客-编程小苑

讲讲volatile的作用(转)

halCode — Sun, 27 Jul 2008 13:56:00 GMT

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
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
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。

halCode 2008-07-27 21:56 发表评论

一个老工程师的话（转载）

halCode — Tue, 11 Apr 2006 02:51:00 GMT

诸位，咱当电子工程师也是十余年了，不算有出息，环顾四周，也没有看见几个有出息的！回顾工程师生涯，感慨万千，愿意讲几句掏心窝子的话，也算给咱们师弟师妹们提个醒，希望他们比咱们强！

[1]好好规划自己的路，不要跟着感觉走！根据个人的理想决策安排，绝大部分人并不指望成为什么院士或教授，而是希望活得滋润一些，爽一些。那么，就需要慎重安排自己的轨迹。从哪个行业入手，逐渐对该行业深入了解，不要频繁跳槽，特别是不要为了一点工资而转移阵地，从长远看，这点钱根本不算什么，当你对一个行业有那么几年的体会，以后钱根本不是问题。频繁地动荡不是上策，最后你对哪个行业都没有摸透，永远是新手！

[2]可以做技术，切不可沉湎于技术。千万不可一门心思钻研技术！给自己很大压力，如果你的心思全部放在这上面，那么注定你将成为孔乙己一类的人物！适可而止为之，因为技术只不过是你今后前途的支柱之一，而且还不是最大的支柱。

[3]不要去做技术高手，只去做综合素质高手！在企业里混，我们时常瞧不起某人，说他“什么都不懂，凭啥拿那么多钱，凭啥升官！”这是普遍的典型的工程师的迂腐之言。8051很牛吗？人家能上去必然有他的本事，而且是你没有的本事。你想想，老板搞经营那么多年，难道见识不如你这个新兵？人家或许善于管理，善于领会老板意图，善于部门协调等等。因此务必培养自己多方面的能力，包括管理，亲和力，察言观色能力，攻关能力等，要成为综合素质的高手，则前途无量，否则只能躲在角落看示波器！技术以外的技能才是更重要的本事！！从古到今，美国日本，一律如此！

[4]多交社会三教九流的朋友！不要只和工程师交往，认为有共同语言，其实更重要的是和其他类人物交往，如果你希望有朝一日当老板或高层管理，那么你整日面对的就是这些人。了解他们的经历，思维习惯，爱好，学习他们处理问题的模式，了解社会各个角落的现象和问题，这是以后发展的巨大的本钱。

[6]抓住时机向技术管理或市场销售方面的转变！要想有前途就不能一直搞开发，适当时候要转变为管理或销售，前途会更大，以前搞技术也没有白搞，以后还用得着。搞管理可以培养自己的领导能力，搞销售可以培养自己的市场概念和思维，同时为自己以后发展积累庞大的人脉！应该说这才是前途的真正支柱！

[7]逐渐克服自己的心里弱点和性格缺陷！多疑，敏感，天真（贬义，并不可爱），犹豫不决，胆怯，多虑，脸皮太薄，心不够黑，教条式思维。。。这些工程师普遍存在的性格弱点必须改变！很难吗？只在床上想一想当然不可能，去帮朋友守一个月地摊，包准有效果，去实践，而不要只想！不克服这些缺点，一切不可能，甚至连项目经理都当不好--尽管你可能技术不错！

[8]工作的同时要为以后做准备！建立自己的工作环境！及早为自己配置一个工作环境，装备电脑，示波器（可以买个二手的），仿真器，编程器等，业余可以接点活，一方面接触市场，培养市场感觉，同时也积累资金，更重要的是准备自己的产品，咱搞技术的没有钱，只有技术，技术的代表不是学历和证书，而是产品，拿出象样的产品，就可技术转让或与人合作搞企业！先把东西准备好，等待机会，否则，有了机会也抓不住！

[9]要学会善于推销自己！不仅要能干，还要能说，能写，善于利用一切机会推销自己，树立自己的品牌形象，很必要！要创造条件让别人了解自己，不然老板怎么知道你能干？外面的投资人怎么相信你？提早把自己推销出去，机会自然会来找你！搞个个人主页是个好注意！！特别是培养自己在行业的名气，有了名气，高薪机会自不在话下，更重要的是有合作的机会......

[10]该出手时便出手！永远不可能有100%把握！！！条件差不多就要大胆去干，去闯出自己的事业，不要犹豫，不要彷徨，干了不一定成功，但至少为下一次冲击积累了经验，不干永远没出息，而且要干成必然要经历失败。不经历风雨，怎么见彩虹，没有人能随随便便成功！

halCode 2006-04-11 10:51 发表评论

用socket编写C/S结构程序的流程图

halCode — Thu, 23 Mar 2006 13:11:00 GMT

借用别人的流程图提醒自己编程的步骤

1.面向连接的套接字的系统调用时序图

无连接协议的套接字调用时序图

面向连接的应用程序流程图

halCode 2006-03-23 21:11 发表评论

谈恋爱大学生猪

halCode — Tue, 21 Mar 2006 02:34:00 GMT

大学生=吃饭+睡觉+谈恋爱
猪=吃饭+睡觉
所以:大学生=猪+谈恋爱
以上推出大学生-谈恋爱=猪
即大学生不谈恋爱的都是猪
同理得出猪只要谈恋爱就可以变成大学生

halCode 2006-03-21 10:34 发表评论

李安获奖感言！

halCode — Mon, 06 Mar 2006 11:59:00 GMT

“首先要感谢很多在场和不在场的人，像制作人Ann Li,编剧Diana，Jack~~我觉得《断背山》是属于我李安一个人的，如果被其他人拍了，我将会很生气！这部电影既不是关于同性恋，女人，爱情，而是爱的本身。

谢谢大家的支持，谢谢我的妻子和儿子，我爱你们，我将永远和你们同在。虽然在期间我的父亲不幸过世，但是要感谢我家中的妈妈，还有中国台湾，香港和内地的同胞们。最后，谢谢大家的关心！”

看到这段话时，我十分感动，尤其是“但是要感谢我家中的妈妈，还有中国台湾，香港和内地的同胞们。”体现了一种难得的亲情，而且在拿到国际电影上最高荣誉的奖项时，不忘记自己是名中国人，不忘记把台湾说成“中国台湾”。

然而我注意到这句话的表述有点怪怪的，是不是他自己的原话呢？我最不愿意怀疑的就是“中国台湾”几个字。于是我查看了sohu这段新闻下网友的评论，发现原文是这样的：“And finally, to my mother and family, and everybody in Taiwan, Hong Kong and China. Thank you. ”，他说的是“台湾、香港和中国”。。。。。

尽管他是所有华人的骄傲，尽管也许他并没有太在意他的表述，但是。。我多少还是有些失望的。。。。

halCode 2006-03-06 19:59 发表评论

SetWindowPos

halCode — Wed, 01 Mar 2006 09:30:00 GMT

昨天写了MoveWindow函数，今天又要写SetWindowPos函数，因为MoveWindow确实不好，浪费了差不多一天时间。。。对于主窗口，选择了Center属性就可以移动位置，不选就不行；窗口资源过大也不能移动；改变后窗口的尺寸大于等于屏幕尺寸的话，在它上面DoModal出来的新窗口不能移动。。原来，使用MoveWindow移动对话框位置似乎有很苛刻的条件，一不小心就原地不动了，而且我也实在琢磨不透这样的条件，网上也没有查处来。今天用了SetWindowPos后，才发现，果然好用！

BOOL SetWindowPos(
   const CWnd* pWndInsertAfter,
   int x,
   int y,
   int cx,
   int cy,
   UINT nFlags
);

Parameters

pWndInsertAfter

Identifies the CWnd object that will precede this CWnd object in the Z-order. This parameter can be a pointer to a CWnd or a Pointer to one of the following values:

wndBottom Places the window at the bottom of the Z-order. If this CWnd is a topmost window, the window loses its topmost status; the system places the window at the bottom of all other windows.
wndTop Places the window at the top of the Z-order.
wndTopMost Places the window above all nontopmost windows. The window maintains its topmost position even when it is deactivated.
wndNoTopMost Repositions the window to the top of all nontopmost windows (that is, behind all topmost windows). This flag has no effect if the window is already a nontopmost window.

nFlags

Specifies sizing and positioning options. This parameter can be a combination of the following: 常用的是SWP_SHOWWINDOW

注意：
这里的坐标参数用的是Client坐标，对于子窗口用的是其父窗口的坐标系。然而对于用DoModal()弹出的窗口，如果在资源属性里没有选择Child属性的话，它的父窗口是DeskTop，而不是调用DoModal()的窗口。

halCode 2006-03-01 17:30 发表评论

MoveWindow

halCode — Tue, 28 Feb 2006 07:44:00 GMT

刚做的那个软件界面很重要，就象是把自己做的一个个控件网上画一样，还要按照实际运行效果来不断调整位置，很麻烦。当时使用MoveWindow()这个函数来控制对话框的大小和位置，不了解参数情况，在网上查了，记得好象放在这里备忘，那时还觉得blog真是方便。结果现在又要用起这个函数却又找不到了！不知道是不是放在这个blog里了。看来blog多了还不方便了。不过不要误会，那些都是以前找到这个blog之前暂时用的，都不太满意。最后觉得还是这里好，hoho，方便。晕，我来写这篇日志是干吗的？这么扯到这么远了。。。不说了，还是把MoveWindow()再贴一下吧。。

BOOL MoveWindow
(   HWND hWnd,      //Handle to the window
    int X,                      //Specifies the new position of the left side of the window.
    int Y,                      //Specifies the new position of the top of the window.
    int nWidth,
    int nHeight,
    BOOL bRepaint
);

这个是 API函数，如果在MFC中使用CWnd::MoveWindow则不需要第一个参数句柄hWnd，其他相同。

halCode 2006-02-28 15:44 发表评论

一句名言

halCode — Thu, 29 Dec 2005 06:17:00 GMT

成功的人要具备：有肚量去容忍那些不能改变的事，有勇气去改变那些可能改变的事，有智慧去区别上述两类事。

halCode 2005-12-29 14:17 发表评论

一个关于指针的问题

halCode — Wed, 21 Dec 2005 02:55:00 GMT

有些东西在你没有遇到之前还真是不知道自己没有弄清楚，也许是我平时细节的地方注意少了，看来以后要多加注意了。

char *pStr;
char ch;
char str[] = "Hello";

ch = str[1];
*pStr = str[1];

printf("ch = %c\n", ch);
printf("*pStr = %c", *pStr);

此时打印ch值的时候能正确输出，但是打印pStr[0]的时候就出问题了，跟踪发现是pStr[0] = str[1];这句出现问题。

原来，char *pStr; 只定义了一个4字节的指针变量，而这个变量里面的内容是将要指向一个char类型变量的，但是此时pStr只是个“野指针”，并没有指向一个char类型的内存单元，所以，当用*pStr来访问这个元素时，系统根本不知道该访问何处的空间，因此，在使用pStr前，必须让它指向一个具体的空间。

由上面可以将相关语句改为

char *pStr;
char ch;
char str[] = "Hello";

pStr = &ch; //pStr指向ch、获得初始化
pStr = &str[1]; //pStr指向str[1]地址、获得初始化
ch = str[1];
*pStr = str[1];

printf("ch = %c\n", ch);
printf("*pStr = %c", *pStr);

也就是说，要先给指针一个地址值初始化它，然后才能用*访问它指向的内容。

◎另外，在子函数中使用malloc()/new()分配的内存空间不会因子函数的返回而消失，函数只会清理调子函数里定义的变量的空间，如：

char* func()
{
  char *p;
  p = (char *)malloc(sizeof(char));

  return p;
}  //返回后，p所在空间被释放，但是p所指空间还存在

所以，可以用p1=func();来获得在func()中分配的空间。

此中方法可以用来解决“指针的指针”使用不方便的问题。步骤分2步：1、把传入的指针的指针参数去掉；2、把函数的返回值赋给要改变的对象的指针：

void GetMemory2(char **p, int num)
{
  *p = (char *)malloc(sizeof(char) * num);
}
void Test2(void)
{
  char *str = NULL;
  GetMemory2(&str, 100);   // 注意参数是 &str，而不是str
  strcpy(str, "hello");
  cout<< str << endl;
  free(str);
}

//////下面是用传递动态内存的方法实现
char *GetMemory3(int num)
{
  char *p = (char *)malloc(sizeof(char) * num);
  return p;
}
void Test3(void)
{
  char *str = NULL;
  str = GetMemory3(100);
  strcpy(str, "hello");
  cout<< str << endl;
  free(str);
}

因为此时用malloc/new分配的内存空间是堆里面的，函数返回时不会回收；而如果在子函数中用char p[]="asdfgewq";则p是在栈中定义的（先分配p的空间，然后讲字符串拷贝进去，跟char *p="asdfasdf"分配在全局静态内存中不一样），所以会被系统收回。

halCode 2005-12-21 10:55 发表评论

数组和指针的比较

halCode — Sun, 18 Dec 2005 13:40:00 GMT

1。定义数组变量时必须指定数组元素个数，因为系统会根据元素个数在编译时一次性分配这么多内存；
而指针变量只需要指定类型，系统只为该指针变量分配4字节（32位机）内存，而不会为该变量所指内容分配内存。

2。指针变量是有存储空间的；而数组名仅仅是一个标号，没有实际存储空间，单单一个数组名就只能表示该数组的第1个元素的地址。int a[10]; 规定&a就等于&a[0]或者a .

3。例如 char str[]= "hello world"和char *p = "hello world"中，数组str是先分配给他元素个数个内存，然后将后面的字符串复制给这个空间（注意，此时应该考虑\0字符）；而p的建立过程是先在静态存储区建立常字符串"hello world\0"，然后将p指向这个常字符串。所以数组str中元素的内容可以通过重新赋值改变，而p指向的内容不能改变。

halCode 2005-12-18 21:40 发表评论