Linux | C语言中volatile关键字的理解
目录
前言
一、代码引入
二、现象解释
三、具体引用
前言
本章主要讲解介绍volatile关键的作用与使用场合;深刻理解volatile关键字;本文你需要有信号相关的基础知识;
Linux | 信号-CSDN博客
一、代码引入
首先,我们来查看下面这段代码;
#include <iostream>
#include <signal.h>// 定义全局变量
int flag = 1;void handler(int signum)
{(void)(signum); // 防止编译器警告std::cout << "change before flag:" << flag << std::endl;flag = 0;std::cout << "change after flag:" << flag << std::endl;
}int main()
{// 对2号信号捕捉signal(SIGINT, handler);// 死循环while(flag);std::cout << "run here..." << std::endl;return 0;
}
当我们发送2号信号时,全局变量flag被改为了0,然后循环条件不满足,打印 run here 后退出;我们运行查看结果是否满足我们预期结果;如下所示;

第一个红色框起来的是我们编译程序所用指令;第二个红色框起来的是当我们按下 ctrl + c 发送2号信号时,程序如我么预期所料;
接下来,我们来介绍以下 gcc/g++ 的几个编译选项;如下图所示;

-O1、-O2、-O3分别为编译时三个不同等级的优化,其中优化程度由低到高,我们选择最高等级,再次编译运行代码;如下所示;

神奇的一幕发生了,我们发现我们无论按多少次 ctrl + c 都无法退出程序,我们发送2号信号,也被处理了,我们的全局变量flag不是被置为0了吗?为什么还是没有办法退出while循环呢?下面我们来仔细讲解这个神奇现象;
二、现象解释
实际上,这就是跟我们的编译器优化有关,我们把视角拉到代码中;如下图所示;

我们的while循环判断分为以上三个步骤,而当我们编译时对代码采用 O3 级别的优化时,我们的编译器检测到循环中没有对全局变量flag进行修改,因此直接将上面的步骤优化成了如下所示;

故即使我们发送2号信号将内存中的flag更改,但是判断时时候,依旧直接判断寄存器中flag的那个值;所以才会看到上述那种神奇现象;
三、具体引用
我们本文的主角volatile关键字就是为了防止这种编译器过度优化的现象,我们可以在定义flag变量的前面加上一个 volatile关键字,这样可以防止我们的变量flag参与被编译器编译的代码过度优化;
#include <iostream>
#include <signal.h>// 定义全局变量(增加volatile关键字)
volatile int flag = 1;void handler(int signum)
{(void)(signum); // 防止编译器警告std::cout << "change before flag:" << flag << std::endl;flag = 0;std::cout << "change after flag:" << flag << std::endl;
}int main()
{// 对2号信号捕捉signal(SIGINT, handler);// 死循环while(flag);std::cout << "run here..." << std::endl;return 0;
}

代码几乎完全相同,就加入了一个volatile关键字,避免了这种编译器过度优化现象;
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