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以下是运行 Barrelfish 操作系统时使 Pandaboard 上的 LED 闪烁的一些代码。gpio_oe我的问题是，如果从and的定义中删除了 'volatile' 关键字，为什么 LED 不闪烁gpio_dataout。

static volatile uint32_t *gpio_oe = (uint32_t *)(GPIO_BASE + 0x0134);
static volatile uint32_t *gpio_dataout = (uint32_t *)(GPIO_BASE + 0x013C);

void led_flash
{
    // Enable output
    *gpio_oe &= (~(1 << 8));

    // Toggle LED on and off till eternity
    while(true)
    {
      *gpio_dataout ^= (1 << 8);  // Set means LED on; Clear means LED off
       time_delay();  // To give blinking effect
    }
}

我知道如果变量的值可以通过程序外部的源自发更改，则需要使用 volatile。但我在这里看不到这样的案例。编译器执行了哪些优化，使整个 while 循环闪烁 LED 变得毫无意义？这种优化背后的逻辑是什么，即。这种优化有意义的合法案例？

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您还需要volatile强制执行内存写入和生成的代码访问volatile变量的顺序。使用常规变量，编译器可能会决定写入是不必要的，要么丢弃它们，要么只保留最后一个。

从评论中移出：如果编译器没有看到对变量的读取，它可能什么也不写，它甚至可能删除该变量。

于 2013-02-05T14:56:28.597 回答
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据编译器所知，值*gpio_oe和*gpio_dataout被写入但从不被读取。对于普通数据存储器，这种访问模式是完全冗余的，因此可以优化。对于已读取但从未写入的位置也是如此。

然而，对于内存映射 I/O，访问“内存”位置会产生编译器不知道的副作用。声明位置volatile告诉编译器必须完全按照代码描述的方式显式访问该位置。

与内存映射 I/O 一样，在不同线程（例如 RTOS 任务或中断处理程序）之间共享内存时也会出现类似的问题，因为该语言同样不知道这些上下文。

Embedded.com 在许多文章中涵盖了该主题：

于 2013-02-05T20:04:20.370 回答
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您正在尝试直接访问硬件寄存器，因此您希望每次访问都进入内存总线，而不是像普通变量一样停留在寄存器中。Volatile 将告诉编译器强制该变量的所有使用进入或来自内存总线。您仍然有数据缓存的问题，但这是一个单独的主题。

编辑：

会发生什么是在您的无限循环中，编译器可以将该变量优化为在寄存器中，这意味着永远不会进入内存总线，这意味着永远不会更改 gpio，这意味着 LED 不会闪烁。如果您删除易失性，编译然后反汇编（或编译为asm，我发现通过反汇编二进制文件更容易阅读），这应该很容易看到。

于 2013-02-05T15:36:30.837 回答
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volatile阻止编译器优化对变量的读取和写入，没有它，编译器假定值永远不会改变，并且可以替换一个循环，其中通过一次调用读取标志，或者如果以后不使用变量，则删除写入，请参阅此问题：

为什么在 C 中需要 volatile？

于 2013-02-05T14:56:07.757 回答