仅在中断期间读取变量时需要volatile

Question

C标准规定，当变量的值有可能在程序的正常执行流程之外发生变化时，应该在变量的定义中使用volatile关键字。

如果在正常执行流程期间更改（写入）全局变量，并且仅在此正常流程之外读取（在中断中）。这个变量是否需要变化？为什么？

Answer 1

如果在正常执行流程期间更改（写入）全局变量，并且仅在此正常流程之外读取（在中断中）。这个变量是否需要变化？

是的，一点没错。

为什么？

确保正确执行中断处理程序（而不是正常流程）。

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让我详细说明一下。

想象一下，你有一个像这样的变量：

int x;

您正在程序的正常流程中修改此变量，如下所示：

void modify(int *x){...some code here...}

在中断服务程序中，您正在读取变量。

请记住，中断可以异步（在任何时候）发生。还要记住，编译器会首先将您的代码转换为一系列机器指令，如下所示：

load val from mem to register
perform modification operations
store value from registers to memory
perform other operations where the variable is used

现在，编译器可以优化此程序以减少内存读写次数，如下所示：

load value
perform modifications
use value
...
modify register content
...
use
...
keep using value from the registers without ever storing in the memory.

在这种情况下，如果发生中断，（请注意，中断上下文通常与正常上下文不同，因此在许多架构中都有不同的寄存器集（比如arm ...）），它会尝试读取来自内存的变量值。但是由于编译器优化，内存的内容从未改变过。

因此，ISR可以读取一个旧值（更糟糕的是 - 我们不能确定一个值多大）会导致意外行为。

因此，应该将变量声明为volatile，以防止编译器干扰程序。