【C语言】volatile关键字-编程知识

【C语言】volatile关键字

一、引入

二、volatile关键字

三、对编译器优化的理解

一、引入

我们先来看一段代码：

#include <stdio.h>
#include <signal.h>int flag = 1;void handler(int signo)
{flag = 0;printf("已收到%d号信号,flag:%d\n", signo, flag);
}int main()
{signal(2, handler);while (flag);printf("进程退出\n");return 0;
}

我们编译一下运行：

可以看到当我们按下Ctrl+c传给进程2号信号时，进程执行了handler方法将全局变量flag改成了0，while循环条件不为真，循环结束进程退出

没问题，结果也符合我们的预期

下面我们在gcc后面加上-O选项来看看：

-O 是 gcc 编译器的一个优化选项，用于告诉编译器进行优化以提高程序的执行效率。

选项 -O 后面可以跟一个数字，表示优化级别。常见的优化级别包括 -O0、-O1、-O2 和 -O3，数字越大表示优化级别越高。

咦？优化情况下，键入Ctrl+c，2号信号被捕捉，执行自定义动作，修改 flag＝0 ，但是 while 条件依旧满足,进程继续运行！但是很明显flag肯定已经被修改了，但是为何循环依旧执行？这和我们逻辑上预期的结果并不一样啊？

下面我们来分析一下出现该情况的原因：

我们都知道while想要获取flag的值就必须将内存中存储的数据拿到CPU的寄存器当中：

但是在进程收到2号信号时，handler方法肯定将内存中的flag数据修改为0了，所以很明显，while 循环检查的flag，并不是内存中最新的flag

这是因为编译器发现while循环体内并没有将flag的数据做任何修改，但是每一次循环将flag的数据拿到CPU中是IO操作，IO操作效率低下，因此在1/2/3的优化级别下，编译器将汇编代码的IO操作只进行一次，这样子后续的while循环直接从寄存器中拿数据即可

这就存在了数据二异性的问题。 while 检测的flag其实已经因为优化，被放在了 CPU寄存器当中。如何解决呢？

二、volatile关键字

C语言中的volatile关键字就可以解决上述问题，我们将全局变量flag前加上该关键字试试看：

#include<stdio.h>
#include<signal.h>volatile int flag=1;void handler(int signo)
{flag=0;printf("已收到%d号信号,flag:%d\n",signo,flag);
}int main()
{signal(2,handler);while(flag);printf("进程退出\n");return 0;
}

在不同优化级别下的运行结果：