volatile 关键字

本文只是记录一些关于 volatile 的代码测试

学习 C++ 时 volatile 我几乎没用过，这个在嵌入式编程里应该比较常用，可以看这里 volatile限定符

1 测试代码Ⅰ

#include <stdio.h>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>

//volatile
sig_atomic_t stop = 0;

void handle_signal(int signal) {
    if (signal == SIGINT) {
        stop = 1;
    }
}

int main() {
    signal(SIGINT, handle_signal);

    while (!stop);

    printf("Program exiting...\n");
    return 0;
}

在没有使用 volatile 时，使用 -O1 进行编译，汇编结果部分如下

handle_signal:
        cmp     edi, 2
        je      .L3
        ret
.L3:
        mov     DWORD PTR stop[rip], 1
        ret

main:
        ...
        mov     eax, DWORD PTR stop[rip]
.L5:
        test    eax, eax		;对eax和eax做AND运算
        je      .L5
        ...

main 函数中，循环部分读取的是 eax 寄存器中的值，而信号处理函数中修改的是内存中 stop 的值

去掉 volatile 的注释，在 -O1 情况下是这样

handle_signal:
        cmp     edi, 2
        je      .L3
        ret
.L3:
        mov     DWORD PTR stop[rip], 1
        ret

main:
		...
.L5:
        mov     eax, DWORD PTR stop[rip]
        test    eax, eax		;对eax和eax做AND运算
        je      .L5
        ...

对比可以看出，没有使用 volatile 时，程序死循环了

2 测试代码Ⅱ

#include <stdio.h>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>

//volatile
sig_atomic_t stop = 0;

void handle_signal(int signal) {
    if (signal == SIGINT) {
        stop = 1;
    }
}

int main() {
    signal(SIGINT, handle_signal);

    while (!stop){
        printf("Running...\n");
        sleep(1);
    }

    printf("Program exiting...\n");
    return 0;
}

上面的代码没有使用 volatile，与第一部分代码不同的是 while 循环部分，根据第一部分的测试结果，上面的想当然感觉也是死循环，然而汇编结果如下

handle_signal:
        cmp     edi, 2
        je      .L3
        ret
.L3:
        mov     DWORD PTR stop[rip], 1
        ret

main:
		...
cmp     DWORD PTR stop[rip], 0
        jne     .L5
.L6:
        mov     edi, OFFSET FLAT:.LC0
        call    puts
        mov     edi, 1
        call    sleep
        cmp     DWORD PTR stop[rip], 0
        je      .L6
.L5:
		...

.L6 循环中调用 sleep 后，判断 stop 是从内存中读值，虽然没有使用 volatile，代码 2 还是可以正常运行的

之前的代码1只是为了演示 volatile 确实有作用，但 while(!stop); 这种代码也就在 demo 中会写，所以导致我对 volatile 没有什么感觉，总之，volatile 可以确保从内存中读写变量，阻止一些编译器的优化