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C++中的volatile關(guān)鍵字及其作用

更新時(shí)間：2023年04月19日 09:02:46 作者：芒果再努力

本文介紹了C++中的volatile關(guān)鍵字，它用于標(biāo)識(shí)變量可能被意外修改，以及編譯器不應(yīng)進(jìn)行優(yōu)化。本文通過(guò)具體的代碼示例，闡述了volatile關(guān)鍵字的作用和使用方法，幫助讀者更好地了解該關(guān)鍵字在C++語(yǔ)言中的應(yīng)用場(chǎng)景和實(shí)現(xiàn)原理

volatile是C語(yǔ)言的一個(gè)關(guān)鍵字,該關(guān)鍵字的作用是保持內(nèi)存的可見(jiàn)性

例子:

我們對(duì)2號(hào)信號(hào)進(jìn)行了捕捉,當(dāng)該進(jìn)程收到2號(hào)信號(hào)時(shí)會(huì)將全局變量flag由0置1, 也就是說(shuō),在進(jìn)程收到2號(hào)信號(hào)之前,該進(jìn)程會(huì)一直處于死循環(huán)狀態(tài),直到收到2號(hào)信號(hào)時(shí)將flag置1才能夠正常退出

#include <stdio.h>
#include <signal.h>
int flag = 0;
void handle(int signo)
{
	printf("收到一個(gè) %d號(hào)信號(hào)\n",signo);
	flag = 1;
}
int main()
{
	signal(2,handle);//捕獲2號(hào)信號(hào)
	while(!flag);
	printf("進(jìn)程正常退出!\n");
	return 0;
}

上述代碼中:main函數(shù)和handler函數(shù)是兩個(gè)獨(dú)立的執(zhí)行流

判斷一個(gè)數(shù)據(jù)為真為假 -> 邏輯運(yùn)算 -> 需要CPU參與 ,常規(guī)情況下,需要從內(nèi)存加載到CPU,然后CPU內(nèi)部做判斷,然后再把結(jié)果返回

而while循環(huán)是在main函數(shù)當(dāng)中的,編譯器發(fā)現(xiàn):我們只對(duì)flag這個(gè)變量做檢測(cè),而不做修改, 編譯器直接優(yōu)化,把flag的值保存在寄存器中,直接在CPU檢測(cè)

此時(shí)main函數(shù)在檢測(cè)flag時(shí)只檢測(cè)寄存器里面的值,而handler執(zhí)行流只是將內(nèi)存中flag的值置為1了,那么此時(shí)就算進(jìn)程收到2號(hào)信號(hào)也不會(huì)跳出死循環(huán)

檢驗(yàn):在編譯器優(yōu)化級(jí)別較高的時(shí)候,就有可能將flag設(shè)置進(jìn)寄存器里面

如何提高編譯時(shí)的優(yōu)先級(jí)呢? 在編譯代碼時(shí)攜帶 -O3 選項(xiàng)使得編譯器的優(yōu)化級(jí)別最高

此時(shí)再運(yùn)行該代碼,就算向進(jìn)程發(fā)生2號(hào)信號(hào),該進(jìn)程也不會(huì)終止

此時(shí)我們可以使用volatile關(guān)鍵字對(duì)flag變量進(jìn)行修飾,告知編譯器,對(duì)flag變量的任何操作都必須真實(shí)的在內(nèi)存中進(jìn)行,即保持了內(nèi)存的可見(jiàn)性

#include <stdio.h>
#include <signal.h>
volatile int flag = 0;//告知編譯器,對(duì)flag變量的任何操作都必須真實(shí)的在內(nèi)存中進(jìn)行
void handle(int signo)
{
	printf("收到一個(gè) %d號(hào)信號(hào)\n",signo);
	flag = 1;
}
int main()
{
	signal(2,handle);//捕獲2號(hào)信號(hào)
	while(!flag);
	printf("進(jìn)程正常退出!\n");
	return 0;
}

此時(shí)就算我們編譯代碼時(shí)攜帶 -O3 選項(xiàng),當(dāng)進(jìn)程收到2號(hào)信號(hào)將內(nèi)存中的flag變量置1時(shí),main函數(shù)執(zhí)行流也能夠檢測(cè)到內(nèi)存中flag變量的變化,進(jìn)而跳出死循環(huán)正常退出