C：使用带有“getter”功能和中断的静态易失性答案

【问题标题】：C: Using static volatile with "getter" function and interruptionsC：使用带有“getter”功能和中断的静态易失性
【发布时间】：2017-10-10 21:49:55
【问题描述】：

假设我有以下 C 代码：

/* clock.c */

#include "clock.h"

static volatile uint32_t clock_ticks;

uint32_t get_clock_ticks(void)
{
    return clock_ticks;
}

void clock_tick(void)
{
    clock_ticks++;
}

现在我在中断内调用clock_tick（即：递增clock_ticks 变量），同时从main() 函数调用get_clock_ticks()（即：在中断外）。

我的理解是clock_ticks 应该声明为volatile，否则编译器可以优化它的访问并使main() 认为值没有改变（虽然它实际上是从中断中改变的）。

我想知道是否在那里使用get_clock_ticks(void) 函数，而不是直接从main() 访问变量（即：不将其声明为static）实际上可以强制编译器从内存中加载变量，即使它是未声明为 volatile。

我想知道这是因为有人告诉我这可能会发生。这是真的吗？在什么条件下？如果我使用“getter”函数，我是否应该始终使用volatile？

【问题讨论】：

volatile 在您的情况下是必不可少的。从中断访问变量时会有所不同。这样编译器就知道有东西正在访问和修改它不知道的变量。否则，您的“getter”将（可能）返回变量的常量初始值。
stackoverflow.com/questions/5822386/…
getter 函数可能会被内联。可能存在可能表现为非确定性行为的缓存一致性问题。
@EugeneSh。谢谢你的评论！您介意添加一个答案来解释为什么 getter 没有任何区别吗？
@jxh 感谢您的评论！您介意添加一个答案来解释为什么 getter 没有任何区别吗？

标签： c embedded interrupt volatile

【解决方案1】：

getter 函数在这里对使用 volatile 没有任何帮助。

假设编译器看到您刚刚获取了上面两行的值，并且此后没有更改它。
如果它是一个好的优化编译器，我希望它看到函数调用没有副作用，只需优化函数调用即可。

如果get_clock_ticks() 将是external（即在一个单独的模块中），情况就不同了（也许这就是你所记得的）。

在正常程序流程之外（例如在 ISR 中）可以改变其值的东西应该总是声明为volatile。

【讨论】：

感谢您的回答。等到明天再接受，以防有人想在这里添加一些东西。 ^^
显示的代码来自文件clock.c，包括一个标题clock.h。使用时钟函数的代码（例如包含 main() 的文件）将只包含标题，并且没有机会内联任何一个函数。当然，没有什么可以阻止 OP 包含 clock.c 文件，但这不是预期的。（代码也没有显示如何设置中断等）
@JonathanLeffler 你以为我们已经看过所有的“clock.c”了吗？我不一定会。从外部或内部“clock.c”调用get_clock_ticks() 时，优化选项会有所不同（这会使事情变得更糟，因为“不起作用”会变成“有时似乎起作用”）
实际上，我指出我们可能还没有看到所有clock.c。我的意思是clock.c 可能是一组库函数的源文件，所提供功能的使用者完全在其他源文件中，而这些文件看不到这些源文件函数，所以没有机会内联代码。当然，OP 可能正在clock.c 中编写他们的整个程序；我建议这不太可能（尤其是因为如果没有其他文件使用clock.c 中定义的函数，clock.h 标头中没有任何意义）。
同意不太可能所有程序都在“clock.c”中。但是你和我都不能 100% 确定 get_clock_ticks() 永远不会从“clock.c”内部调用？一旦它是，它可能会被优化掉。

【解决方案2】：

不要忘记，即使您当前编译声明 get_clock_ticks 的代码和使用它作为单独模块的代码，也许有一天您会使用链接时间或跨模块优化。即使您使用的是 getter 函数，也要保持“易失性”——在这种情况下，它不会对代码生成造成损害，并使代码正确。

您没有提到的一件事是处理器的位大小。如果它不能在单个操作中读取 32 位值，那么您的 get_clock_ticks() 有时会失败，因为读取不是原子的。

【讨论】：

谢谢。是的，它是 32 位 ARM。