gcc 是否优化了我的等待代码，尽管将其标记为易失性？

Question

在 ST32 ARM Cortex M4 上，我有一个简单的裸机闪烁灯，可以使 LED 闪烁。当我使用旋转等待时效果很好：

typedef volatile uint32_t vuint32_t;
#define SET(addr, bits) (*((vuint32_t*) (addr)) |= (bits))
#define CLR(addr, bits) (*((vuint32_t*) (addr)) &= ~(bits))

for (;;) {
  SET(GPIOA+_ODR, BIT(5));
  // spin(100);
  for (volatile int i = 100 * 1000; i; --i) asm("nop");
  CLR(GPIOA+_ODR, BIT(5));
  //spin(1000);
  for (volatile int i = 1000 * 1000; i; --i) asm("nop");
}

上面的代码工作得很好——它周期性地打开 LED。而且，如果我取消注释 spin() 调用中的

one

，并注释掉相应的

for

调用，它也能正常工作。但如果我两者都使用

spin()

，则灯会反转：主要是开，闪烁关。

使用

gdb

，看起来它正在切换调用的顺序（或者以与预期不同的方式执行它们）。不过，我不明白为什么它会这样做，因为我将所有内容都标记为易失性：

void spin(uint32_t ms) {
  uint32_ticks = (CPU_HZ / 1000) * ms;
  (*(vuint32_t*) (STK+_LOAD)) = ticks - 1;
  SET((STK+_CTRL), (BIT(2) | BIT(0)));
  while (! ((*(vuint32_t*) STK+_CTRL) & COUNTFLAG)) asm volatile("nop");
}

像

GPIOA

、

STK

和

_LOAD

这样的宏是因为我正在做这个裸机，没有外部库。但我已经对它们进行了测试，它们在隔离状态下都能正常工作。原因似乎是编译器正在更改顺序（或省略？）。我至少在某些时候能够使用

objdump

确认这一点。

我正在使用

arm-none-eabi-gcc 10.3.1

。另请参阅：gcc 11.1 中 volatile 的不合格优化。

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更新：

仅对

spin

进行一次调用，

spin(100)

按预期运行，

spin(1000)

按预期运行，但

spin(5000)

似乎只旋转 1 秒（据我所知）。

我正在使用

-Os

。切换到

-O0

并不能解决问题。

Answer 1

不要责怪编译器！

spin

功能错误。您需要在 while 循环之前重置 COUNTFLAG。

void spin(uint32_t ms) 
{
  uint32_ticks = (CPU_HZ / 1000) * ms;
  (*(vuint32_t*) (STK+_LOAD)) = ticks + 1;
  SET((STK+_CTRL), (BIT(2) | BIT(0)));
  CLR((STK+_CTRL), BIT(16));
  while (! ((*(vuint32_t*) STK+_CTRL) & COUNTFLAG));
}