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I'd like to be able to use something like this to make access to my ports clearer:

typedef struct {
    unsigned rfid_en: 1;
    unsigned lcd_en: 1;
    unsigned lcd_rs: 1;
    unsigned lcd_color: 3;
    unsigned unused: 2;
} portc_t;

extern volatile portc_t *portc;

But is it safe? It works for me, but...

1) Is there a chance of race conditions?

2) Does gcc generate read-modify-write cycles for code that modifies a single field?

3) Is there a safe way to update multiple fields?

4) Is the bit packing and order guaranteed? (I don't care about portability in this case, so gcc-specific options to make it Do What I Mean are fine.)

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2 回答 2

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  1. 处理竞争条件必须通过操作系统级别的调用（确实会使用 read-modify-writes）来完成，GCC 不会这样做。

  2. 同上，没有 GCC 不会为volatile. 但是，CPU 通常会以原子方式进行写入（仅仅是因为它是一条指令）。如果位域保持在一个int例子中，这也是正确的，但这取决于 CPU/实现；我的意思是有些人可以保证最多 8 字节的值，而其他人只能保证最多 4 字节的值。因此，在这种情况下，不能混淆位（即一些从一个线程写入，而其他从另一个线程不会发生）。

  3. 同时设置多个字段的唯一方法是将这些值设置在一个中间变量中，然后将该变量分配给volatile.

  4. C 标准规定位是打包在一起的（当你开始混合类型时似乎可能会有例外，但我从未见过；每个人都总是使用unsigned ...）。

注意：定义某些东西volatile不会导致编译器生成读取-修改-写入。什么volatile是告诉编译器必须始终对该指针/地址进行分配，并且可能不会被优化掉。

这是关于同一主题的另一篇文章。我发现还有很多其他地方可以找到更多详细信息。

于 2013-07-05T19:16:57.547 回答
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关键字 volatile 与竞争条件或正在访问代码的线程无关。该关键字告诉编译器不要将值缓存在寄存器中。它告诉编译器生成代码，以便每次访问都转到分配给变量的位置，因为每次访问可能会看到不同的值。内存映射外设就是这种情况。如果您的 MPU 有自己的缓存，这将无济于事。内存映射通常有特殊指令或未缓存区域，以确保读取位置，而不是缓存副本。至于线程安全，请记住，即使是内存访问也可能不是线程安全的，因为它是在两条指令中完成的。例如，在 8051 汇编器中，您必须一次获得一个字节的 16 位值。

于 2017-01-12T16:09:55.260 回答