静态全局变量和静态易失性变量有什么区别？

Question

我在文件范围内使用了静态全局变量和静态易失性变量，

两者均由 ISR 和主循环更新，并且主循环检查变量的值。

在优化过程中，全局变量和易失性变量都没有被优化。 因此，全局变量可以解决这个问题，而不是使用易失性变量。

那么使用全局变量而不是 volatile 好吗？

使用静态易失性有什么具体原因吗？

任何示例程序都将是值得赞赏的。

提前致谢..

Answer 1

“易失性”关键字建议编译器不要对涉及该变量的代码进行某些优化； 如果您只使用全局变量，则没有什么可以阻止编译器错误地优化您的代码。

示例：

#define MYPORT 0xDEADB33F

volatile char *portptr = (char*)MYPORT;
*portptr = 'A';
*portptr = 'B';

如果没有“易失性”，第一次写入可能会被优化掉。

Answer 2

易失性关键字告诉编译器确保变量永远不会被缓存。 对它的所有访问必须以一致的方式进行，以便在所有线程之间具有一致的值。 如果变量的值要被另一个线程更改，而您有一个循环检查更改，则您希望该变量是易失性的，因为不能保证常规变量值在某个时刻不会被缓存，并且循环只会假设它保持不变。

维基百科上的易失性变量

Answer 3

它们在您当前的环境中可能没有什么不同，但细微的变化可能会影响行为。

• 不同的硬件（更多的处理器，不同的内存架构）
• 新版本的编译器具有更好的优化。
• 线程之间的计时随机变化。 问题可能只发生千万分之一。
• 不同的编译器优化设置。

从长远来看，从一开始就使用适当的多线程结构会更安全，即使现在看起来没有它们也能正常工作。

当然，如果你的程序不是多线程的那就没关系。

Answer 4

我+1弗里奥尔的答案。 我想补充一些精确性，因为不同的答案似乎有很多混淆：C 的 易失性不是 Java 的易失性。

因此，首先，编译器可以根据程序的数据流进行大量优化，C 中的 volatile 可以防止这种情况，它确保您每次都真正加载/存储到该位置（而不是使用寄存器将其擦除，例如） 。 正如 friol 所指出的，当您有内存映射 IO 端口时，它很有用。

C 中的易失性与硬件缓存或多线程无关。 它不会插入内存栅栏，并且如果两个线程访问它，您绝对无法保证操作的顺序。 Java 的 volatile 关键字正是这样做的：在需要的地方插入内存栅栏。

Answer 5

易失性变量意味着分配给它的值不是恒定的，即如果一个函数包含易失性变量“a=10”并且该函数在该函数的每次调用中加1，那么它将始终返回更新的值。
<代码>{
易失性 int a=10;
一个++；
}
当上面的函数被一次又一次调用时，变量a将不会被重新初始化为10，它会一直显示更新的值，直到程序运行。
第一个输出= 10
然后 11
然后12
等等。

Answer 6

首先我要提一下，静态全局变量与全局变量相同，只是将变量限制在文件的范围内。 也就是说，您不能通过 extern 关键字在其他文件中使用此全局变量。

因此，您可以将问题简化为全局变量与易失性变量。

现在讨论 volatile：

与 const 一样，volatile 是一个类型修饰符。

创建易失性关键字是为了防止编译器优化可能导致代码不正确，特别是在存在异步事件时。

声明为易失性的对象可能无法在某些优化中使用。

系统始终在使用易失性对象时读取其当前真实值，即使先前的指令要求来自同一对象的值。 此外，对象的值在赋值时立即写入。 这意味着没有将易失性变量缓存到 CPU 寄存器中。

博士。 Jobb 有一篇关于 volatility 的精彩文章。

以下是 Dr. Jobb 文章中的示例：

class Gadget
{
public:
    void Wait()
    {
        while (!flag_)
        {
            Sleep(1000); // sleeps for 1000 milliseconds
        }
    }
    void Wakeup()
    {
        flag_ = true;
    }
    ...
private:
    bool flag_;
};

如果编译器发现 Sleep() 是外部调用，它将假定 Sleep() 无法更改变量flag_ 的值。 因此编译器可能会将flag_的值存储在寄存器中。 在这种情况下，它永远不会改变。 但如果另一个线程调用唤醒，第一个线程仍在从 CPU 的寄存器中读取。 Wait() 永远不会唤醒。

那么为什么不直接将变量缓存到寄存器中并完全避免这个问题呢？
事实证明，这种优化确实可以为您节省大量时间。 因此，C/C++ 允许您通过 volatile 关键字显式禁用它。

上面的事实是 flag_ 是一个成员变量，而不是一个全局变量（也不是静态全局变量），这一点并不重要。 即使您正在处理全局变量（和静态全局变量），示例后面的解释也给出了正确的推理。

一个常见的误解是声明变量易失性足以确保线程安全。 对变量的操作仍然不是原子的，即使它们没有“缓存”在寄存器中

带有指针的 volatile：

带有指针的 vola，与带有指针的 const 一样工作。

易失性 int * 类型的变量表示指针指向的变量是易失性的。

int * volatile 类型的变量意味着指针本身是易失性的。

Answer 7

它们是不同的东西。 我不是易变语义方面的专家。 但我认为这里描述的内容是有道理的。

全局

全局只是意味着所讨论的标识符是在文件范围内声明的。 有不同的作用域，称为函数（定义 goto 标签的地方）、文件（全局变量所在的地方）、块（普通局部变量所在的地方）和函数原型（函数参数所在的地方）。 这个概念的存在只是为了构建标识符的可见性。 它与优化没有任何关系。

静态

static是一个存储持续时间（我们不会在这里讨论它），也是一种给出在文件范围内部链接中声明的名称的方法。 这可以针对仅在一个翻译单元内所需的函数或对象来完成。 一个典型的示例可能是打印出接受的参数的 help 函数，并且仅从同一 .c 中定义的 main 函数调用文件。

C99 草案中的 6.2.2/2：

如果声明一个文件范围
对象或函数的标识符
包含存储类别说明符
静态的，标识符有内部
链接。

内部链接意味着标识符在当前翻译单元之外不可见（如上面的 help 函数）。

易失性

易失性是不同的东西：(6.7.3/6)

具有 volatile 限定的对象
类型可能会以未知的方式修改
实施或有其他
未知的副作用。 因此任何
引用此类对象的表达式
应严格按照
遵循抽象机的规则，
如 5.1.2.3 中所述。 此外，
在每个序列点最后的值
存储在对象中应符合
摘要规定的
机器，除非经过修改
提到的未知因素
以前。

该标准提供了一个很好的例子，其中易失性将是多余的（5.1.2.3/8）：

一个实现可能会定义一个
之间一一对应
抽象和实际语义：at
每个序列点的值
实际物体会同意
那些由摘要指定的
语义。 关键字易失性
那么就显得多余了。

序列点是与抽象机器有关的副作用的影响完成的点（即不包括诸如存储单元值之类的外部条件）。 例如，在 && 和 || 的左右之间、; 之后以及从函数调用返回时都是序列点。

抽象语义是编译器通过仅查看特定程序中的代码序列可以推断出的内容。 优化的效果在这里无关紧要。 实际语义包括写入对象所产生的副作用（例如，更改内存单元）。 将对象限定为易失性意味着人们总是直接从内存中获取对象的值（“由未知因素修改”）。 标准没有在任何地方提到线程，如果您必须依赖更改的顺序或操作的原子性，则应该使用依赖于平台的方法来确保这一点。

为了提供易于理解的概述，英特尔有一篇关于它的精彩文章 此处。

我现在应该怎么做？

继续将文件范围（全局）数据声明为易失性数据。 全局数据本身并不意味着变量的值将等于存储在内存中的值。 static 只会使您的对象位于当前翻译单元的本地（当前的 .c 文件和由它 #include 的所有其他文件）。