【C语言】关键字volatile之有关__IO、__O、_

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前言
1、有关volatile的故事
2、顺带一提的const
3、__IO、__O、__I的缘起

前言

在阅读意法官方给的STM32固件库的工程中的时候偶然看见了_IO修饰的变量然后发现其实这是STM32固件库中的宏定义关键字,其实它是volatile关键字,本篇博客用于整理和其相关资料。

#define     __I     volatile const             /*!< defines 'read only' permissions      */
#define     __O     volatile                  /*!< defines 'write only' permissions     */
#define     __IO    volatile                  /*!< defines 'read / write' permissions   */

1、有关volatile的故事

volatile 影响编译器编译的结果，volatile 变量是随时可能发生变化的，与volatile变量有关的运算，不要进行编译优化，以免出错。

一般说来，volatile用在如下的几个地方：
1、中断服务程序中修改的供其它程序检测的变量需要加volatile；
2、多任务环境下各任务间共享的标志应该加volatile；
3、存储器映射的硬件寄存器通常也要加volatile说明，因为每次对它的读写都可能由不同意义；

例如：

volatile int i=10;
int j = i;
...
int k = i;

volatile 告诉编译器i是随时可能发生变化的，每次使用它的时候必须从i的地址中读取，因而编译器生成的可执行码会重新从i的地址读取数据放在k中。而如果没有volatile关键字编译器的做法是，由于编译器发现两次从i读数据的代码之间的代码没有对i进行过操作，它会自动把上次读的数据放在k中。而不是重新从i里面读。这样以来，如果i是一个寄存器变量或者表示一个端口数据就容易出错，所以说volatile可以保证对特殊地址的稳定访问，不会出错。

以下内容来自https://blog.csdn.net/qq_27312943/article/details/51273064我认为对理解volatile用途有帮助就分享给大家。

我认为这是区分C程序员和嵌入式系统程序员的最基本的问题。搞嵌入式的家伙们经常同硬件、中断、RTOS等等打交道，所有这些都要求用到 volatile变量。不懂得volatile的内容将会带来灾难。假设被面试者正确地回答了这是问题（嗯，怀疑是否会是这样），我将稍微深究一下，看一下这家伙是不是真的懂得volatile完全的重要性。
1) 一个参数既可以是const还可以是volatile吗？解释为什么。
2) 一个指针可以是volatile吗？解释为什么。
3) 下面的函数有什么错误：

int square(volatile int *ptr)
{   return *ptr * *ptr;
}

答：
1) 是的。一个例子是只读的状态寄存器。它是volatile因为它可能被意想不到地改变。它是const因为程序不应该试图去修改它。
2) 是的。尽管这并不很常见。一个例子是当一个中服务子程序修该一个指向一个buffer的指针时。
3) 这段代码有点变态。这段代码的目的是用来返指针*ptr指向值的平方，但是，由于*ptr指向一个volatile型参数，编译器将产生类似下面的代码：

int square(volatile int *ptr)
{   int a,b;   a = *ptr;  b = *ptr;  return a * b;
}

由于*ptr的值可能被意想不到地该变，因此a和b可能是不同的。结果，这段代码可能返不是你所期望的平方值！正确的代码如下：

long square(volatile int *ptr)
{   int a;   a = *ptr;  return a * a;
}

2、顺带一提的const

const是只读变量，即变量保存在只读静态存储区。编译时，如何尝试修改只读变量，则编译器提示出错，就能防止误修改（这个关键字就不多说了，不了解的可以戳这里）。

3、IO、O、__I的缘起

前面介绍了 volatile 和 const 的用法，不知道大家了解了没？了解了后，下面的讲解就更加容易了：
__I ：输入口。既然是输入，那么寄存器的值就随时会外部修改，那就不能进行优化，每次都要重新从寄存器中读取。也不能写，即只读，不然就不是输入而是输出了。
__O ：输出口，也不能进行优化，不然你连续两次输出相同值，编译器认为没改变，就忽略了后面那一次输出，假如外部在两次输出中间修改了值，那就影响输出
__IO：输入输出口，同上