首頁 > 新聞資訊 摘要： 本文主要對(duì)Arm Compiler 6編譯器的volatile 關(guān)鍵字對(duì)優(yōu)化的影響進(jìn)行介紹。
關(guān)鍵字：Arm Compiler 6、編譯器、volatile 、優(yōu)化
1. volatile關(guān)鍵字的意義
當(dāng)一個(gè)變量使用volatile關(guān)鍵字進(jìn)行聲明時(shí)，意味著這個(gè)變量是可能隨時(shí)被外部進(jìn)行修改的。（例如操作系統(tǒng)、硬件）
使用此聲明可以避免在編譯器優(yōu)化時(shí)，假設(shè)沒有被修改或被使用就進(jìn)行優(yōu)化處理。
2. volatile關(guān)鍵字的使用
volatile用于可能從定義變量的范圍之外修改的變量。
例如，如果程序在某些計(jì)算中使用全局變量，編譯器會(huì)生成代碼以將變量的值加載到寄存器中以執(zhí)行該計(jì)算。如果隨后在另一個(gè)計(jì)算使用相同的全局變量，編譯器可能會(huì)直接使用寄存器的值，而不是從內(nèi)存重新加載到寄存器。這樣操作時(shí)因?yàn)榫幾g器優(yōu)化時(shí)認(rèn)為此變量不會(huì)被外部修改，但實(shí)際上對(duì)于內(nèi)存映射的外設(shè)是不正確的。因?yàn)榇俗兞靠赡軙?huì)被修改，直接使用上次寄存器值就會(huì)導(dǎo)致計(jì)算錯(cuò)誤。
讓我們看個(gè)實(shí)際的例子：
| 不使用volatile聲明變量 | 使用volatile聲明變量 |
| int buffer_full; int read_stream(void) { int count = 0; while (!buffer_full) { count++; } return count; } | volatile int buffer_full; int read_stream(void) { int count = 0; while (!buffer_full) { count++; } return count; } |
這兩個(gè)例程都在循環(huán)中遞增一個(gè)計(jì)數(shù)器，直到狀態(tài)標(biāo)志buffer_full為真。buffer_full的狀態(tài)是隨程序流異步改變。
左邊的例子沒有將變量聲明buffer_full為volatile,而右邊的進(jìn)行了聲明。
下面顯示了兩個(gè)程序在編譯之后再進(jìn)行反匯編之后的代碼。使用的編譯命令均為：
armclang --target=arm-arm-none-eabi -march=armv8-a -Os -S
反匯編結(jié)果如下表所示：
| 不使用volatile聲明變量 | 使用volatile聲明變量 |
| read_stream: movw r0, :lower16:buffer_full movt r0, :upper16:buffer_full ldr r1, [r0] mvn r0, #0 .LBB0_1: add r0, r0, #1 cmp r1, #0 beq .LBB0_1 ;infinite loop bx lr | read_stream: movw r1, :lower16:buffer_full mvn r0, #0 movt r1, :upper16:buffer_full .LBB1_1: ldr r2, [r1] ; buffer_full add r0, r0, #1 cmp r2, #0 beq .LBB1_1 bx lr |
在不使用volatile聲明的例子中，buffer_full沒有聲明為外部會(huì)改變的變量，因此編譯器假定它的值不能在程序之外被修改，因此優(yōu)化時(shí)省略了重新加載過程，就變成了一個(gè)無限循環(huán)。
在使用volatile聲明的例子中，編譯器假定buffer_full可以在程序外部更改不執(zhí)行優(yōu)化。因此buffer_full的值每次重新加載到r2寄存器中。此時(shí)生成的匯編代碼是正確的。
3. volatile關(guān)鍵字對(duì)編譯器優(yōu)化的影響
當(dāng)變量可能隨時(shí)被外部進(jìn)行修改時(shí)，如果編譯器假定其值不能從定義它的范圍之外修改。因此，編譯器可能會(huì)執(zhí)行不必要的優(yōu)化。
這個(gè)問題可能有以下兩種表現(xiàn)方式：
1）輪詢時(shí)，代碼可能會(huì)陷入死循環(huán)。
2）可能會(huì)導(dǎo)致刪除故意延時(shí)的代碼。
來源：《Arm? Compiler for Embedded User Guide Version 6.18》
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