C语言volatile的作用及使用场景介绍

2023-05-16

简介

volatile
先从基础的知识说起吧,这样也有个来龙去脉。

我们都知道,程序运行后,程序的数据都会被从磁盘加载到内存里面(主存)

而当局部的指令被执行的时候,内存中的数据会被加载到更加靠近CPU的各级缓存,以及寄存器中

 

 

一、多线程多核机器的全局变量

当一个多线程程序执行在一个多核心的机器上时,就会出现真正的并行情况,每个线程都独立的运行在一个CPU上,每个CPU都有属于自己独立的周边缓存

那么此时,一个变量被两个线程操作,从内存复制到CPU缓存时,就可能出现两份了,这个时候就会出现问题,比如说简单的自增操作,就会变成,你加你的,我加我的,这样运行的效果就会偏离预期。线程1在CPU1上只看得见自己的缓存变量,线程2在CPU2上,也只看得见自己的缓存变量,它们都认为这是正确的、唯一的变量。这样也就导致程序运行结果偏离了预期

volatile关键字就是用来处理这种可见性的问题

当一个变量被标记为volatile的时候,这个变量将被放在主存里面,而不是CPU的缓存里面。当这个变量被读取的时候,是从主存读取,当这个变量被写入的时候,是写入到内存。

二、读写速度

总所周知,内存肯定是比CPU缓存的读写速度要慢的。
那,是不是就意味着读写volatile的变量,效率会比非volatile的变量低呢。

为了验证这个问题,我写了一个简单的程序,分别有3个变量,分别是成员变量,volatile修饰的成员变量,和static静态变量。

对它们进行1000000000次自增,然后记录下完成时间。

以上的操作执行10次,取平均值。

最终得到了以下的结果:

avg-------------- 
normal: 32.4 
volatile: 5828.3 
static: 43.8 

看来读写volatile变量,确实要比普通的变量要慢,但也是数量级非常大的时候,才会非常明显。

下面是我做的实验,右边比左边逐渐少一个量级,相对于数量级增长,volatile关键字修饰的变量读写耗时有了等比的线性增长。

普通的成员变量和静态变量就没有这样的现象了,可见CPU缓存对性能的巨大提升。

三、竞争问题

那么,使用volatile关键字可以让变量总是读写于内存,是不是就可以用它来避免多线程读写同一个变量导致的竞争问题呢?
答案是不能

因为,volatile关键字只是保证变量的可见性,而没有保证操作的原子性,因此,只使用这个关键字无法保证操作的原子性。

四、volatile的应用场景

这个问题,我也是查了非常多的资料,花了几天的时间才搞清楚一点点。

正确的使用场景,基本符合一个原则:一写多读:有一个数据,只由一个线程更新,其他线程都来读取

五、总结

  1. volatile的作用是很微妙的,它并不能替代synchronized,因此它无法提供同步的能力,它只能提供改变可见性的能力 (可见性:多个线程访问同一个变量时,这个变量被修改后,能被其他的线程看到。)。

  2. 由于总是读写与主存,它的读写性能要低于普通的变量。

  3. 正确使用的模式总结下来就是一个线程写,多个线程读。

  4. 单片机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.
    主要在硬件驱动编写volatile的作用: 作为指令关键字,确保本条指令不会因编译器的优化而省略,且要求每次直接读值.

简单地说就是防止编译器对代码进行优化.比如如下程序:

XBYTE[2]=0x55;
XBYTE[2]=0x56;
XBYTE[2]=0x57;
XBYTE[2]=0x58;

对外部硬件而言,上述四条语句分别表示不同的操作,会产生四种不同的动作,但是编译器就不能像对待纯粹的程序那样对上述四条语句进行优化,只认为XBYTE[2]=0x58(即无volatile则忽略前三条语句,只产生一条机器代码)。如果键入volatile,则编译器会逐一的进行编译并产生相应的机器代码(四条).

本文内容由网友自发贡献,版权归原作者所有,本站不承担相应法律责任。如您发现有涉嫌抄袭侵权的内容,请联系:hwhale#tublm.com(使用前将#替换为@)

C语言volatile的作用及使用场景介绍 的相关文章

  • 通过预定义的静态地址访问寄存器在 C++ 中是未定义的行为吗?

    我正在编译一个 C 程序以在独立环境中运行 并且我正在运行的 CPU 定义了一个可用的 32 位外设寄存器 编辑 内存映射 at PERIPH ADDRESS 正确对齐 并且不与任何其他 C 对象 堆栈等重叠 我编译以下代码PERIPH A
  • C++“内存屏障”示例[重复]

    这个问题在这里已经有答案了 我正在阅读有关 volatile 关键字的问题的答案 https stackoverflow com a 2485177 997112 https stackoverflow com a 2485177 9971
  • Java 和 C# 中易失性语义背后的原因是什么

    C 和 Java 都定义了这一点 易失性读取具有获取语义 易失性写入具有释放语义 我的问题是 这是定义 volatile 的唯一正确方法吗 If not will things be awfully different if the sem
  • Java 线程/易失性

    我有一个线程 class Foo extends Thread boolean active true public void run while active do stuff public void end active false p
  • Java 易失性是否会阻止缓存或强制执行直写式缓存?

    我正在尝试理解Javavolatile关键词关于writing具有 CPU 缓存的多线程程序中的易失性原子变量 我读过一些教程和 Java 语言规范 特别是第 17 4 5 节 在订购之前发生 http docs oracle com ja
  • 易失性和外部有什么区别?

    几天前我接受了采访 但我仍在寻找答案 我想了解使用 volatile 关键字的意义 找到下面的代码 两种不同的场景 project1 File1 c int abc Global variable And this variable is
  • 优先选择同步而不是易失性

    我读过这个answer https stackoverflow com a 3488771 2786156最后写下以下内容 任何你能用 易失性 实现的事情都可以用同步完成 但是 反之则不然 目前还不清楚 JLS 8 3 1 4 https
  • 易失性变量有用吗?如果是的话什么时候?

    正在接听这个问题 https stackoverflow com questions 20339725 executing weka classification in c sharp in parallel 20339822 203398
  • 如果变量在线程之间共享,将变量标记为易失性是否有用? [复制]

    这个问题在这里已经有答案了 Notice 显然我没能向这里的每个人清楚地表达我的观点 这令人难以置信的沮丧 我的目标是消除这样的神话volatile实际上是一个空操作 它什么也不做 我并不是想声明它应该被使用 它是必要的 它不是多余的等等
  • 多线程中 volatile 变量的值不会改变

    我有一个在后台运行的 winform 应用程序BackgroundWorker它有一个无限循环 每小时执行一些事情 我的用户界面Form类是这样的 public partial class frmAutoScript Form privat
  • Java中易失性变量和普通变量的显示区别

    我正在尝试创建一个示例来显示易失性变量和常用变量之间的区别 例如 package main public class TestVolatile extends Thread public int l 5 public volatile in
  • Java - 易失性的使用仅在多处理器系统中有意义?

    易失性的使用仅在多处理器系统中才有意义 这是错误的吗 我正在尝试学习线程编程 所以如果你知道任何好的文章 pdf 我喜欢提到一些关于操作系统如何工作的东西 而不仅仅是语言的语法 否 挥发性可用于多线程应用程序 它们可能会也可能不会在多个处理
  • C 易失性变量和高速缓存

    缓存是由缓存硬件对处理器透明地控制的 因此如果我们在C程序中使用易失性变量 如何保证我的程序每次都从指定的实际内存地址读取数据而不是缓存 我的理解是 Volatile 关键字告诉编译器不应优化变量引用 而应按照代码中的编程方式读取变量引用
  • .net 4.0 中引用类型的 volatile

    我很困惑volatile供参考类型 据我了解 对于原始类型 volatile可以立即反映来自另一个线程的值变化 对于引用类型 可以立即反映地址变化 但是 对象的内容呢 它们仍然被缓存吗 假设List Add 是一个原子操作 例如 我有 cl
  • 反汇编中演示 volatile 的示例 C 代码?

    演示反汇编中易失性和非易失性之间差异的简短说明性 C 程序是什么 ie int main volatile int x vs int main int x 我们可以用什么来代替两者 这样生成的代码就不同了 例如 x 0 If x is no
  • 如何停止优化器丢弃未使用的变量?

    我想调试我的代码 但无法访问进程中的内部层 因为这会干扰与硬件的通信 在监视列表会干扰基本读取访问的情况下执行易失性操作 因此 我正在测试接口的返回值 但 IAR 编译器甚至会优化未使用的易失性变量 和这样的声明 i object foo
  • 使闭包捕获的变量变得易失性

    闭包捕获的变量如何与不同线程交互 在下面的示例代码中 我想将totalEvents 声明为易失性的 但C 不允许这样做 是的 我知道这是错误的代码 这只是一个例子 private void WaitFor10Events volatile
  • 使用 volatile 关键字时出现内存一致性错误的示例?

    来自文档 使用易失性变量可以降低内存一致性错误的风险 但这是否意味着有时易失性变量无法正常工作 奇怪的是它的使用方式 在我看来 这是非常糟糕的代码 有时工作有时不工作 我尝试谷歌 但没有找到易失性内存一致性错误的示例 您能推荐一个吗 问题不
  • 为什么 Volatile 的行为很奇怪

    我最近经历了 volatile 关键字的这种奇怪行为 据我所知 易失性关键字应用于变量以反映对数据所做的更改 变量由一个线程传递到另一个线程 volatile 关键字防止在线程上缓存数据 我做了一个小测试 我使用了一个名为 count 的整
  • 易失性结构=结构不可能,为什么?

    struct FOO int a int b int c volatile struct FOO foo int main void foo a 10 foo b 10 foo c 10 struct FOO test foo return

随机推荐

  • Qt QMessageBox使用详解

    本文详细的介绍了QMessageBox控件的各种操作 xff0c 例如 xff1a 消息提示框的使用 判断消息提示框的按钮 标准图标和自定义图标 定时关闭 自定义样式等操作 本文作者原创 xff0c 转载请附上文章出处与本文链接 Qt QM
  • SpringBoot_实现基本增删改查(前后端分离版)

    目录 自学自编实现一个简单的增删改查 xff08 前后端分离版本 xff09 与大家一起分享 xff0c 一起交流和学习 xff01 xff08 1 xff09 程序入口 xff08 2 xff09 建立数据库文件 xff08 3 xff0
  • 云服务器调出图形化界面

    如果需要在云服务器 xff08 centos xff09 上安装软件 xff0c 而且用图形化安装 xff0c 此方法可行以作记录 方法 span class token comment 命令行依次执行 span span class to
  • 超级产品:喜茶,凭什么能估值90亿

    疫情期间 xff0c 呆在家里的这些人 xff0c 最怀念的莫过于以前那一段靠奶茶续命的的日子了 肺炎快点结束吧 xff01 我想出门晒太阳 xff0c 吹海风 xff0c 我想念喜茶了 喜茶居然成为这些人的一个生活场景符号了 喜茶是一家什
  • linux应用编程和网络编程

    注 xff1a 本文是对朱老师linux应用编程和网络编程课程的备忘引导性笔记 xff0c 主要是为了能够在学完后快速回忆起相关内容 本文主要记录了一些关键易忘性知识点并包含少量理解性内容 xff0c 遵循尽量精简的原则 xff0c 以尽量
  • bsp_uart_fifo

    bsp uart fifo h 模块名称 串口中断 43 FIFO驱动模块 文件名称 bsp uart fifo h 说 明 头文件 ifndef BSP USART FIFO H define BSP USART FIFO H
  • 记一次自镜像Docker启动失败ubuntu 安装tini

    使用ubuntu18 04打包镜像启动失败报错信息 xff1a bin sh 1 tini not found 需要安装tini 而ubuntu本身软件源没有这个软件包 apt install y tini 报错 Unable to loc
  • Bluerov电池充电参数及过放补救方法

    Bluerov电池 1 Bluerov电池2 容量3 C rating xff08 放电倍率 xff09 4 充电电流5 充电注意事项及操作说明6 过放使用补救方法 xff08 但电池损耗已不可逆转 xff09 方法步骤 xff1a 1 B
  • Android Parcelable

    一 xff1a 是什么 xff1f Paracelable是android自己的实现序列化的接口 是anroid推荐使用的 那么什么事序列化呢 xff1f 简单来说就是将对象转换为可以传输的二进制流 二进制序列 的过程 这样我们就可以通过序
  • 字符串和字符串结束标志

    在C语言中 xff0c 是将字符串作为字符数组来处理的 例如 xff0c 如下程序 xff1a include lt stdio h gt int main char c 15 61 39 I 39 39 39 39 a 39 39 m 3
  • 单目相机标定方法总结

    单目相机标定的常用方法 xff0c 这里主要总结一下ROS和matlab标定工具箱 ROS相机标定 链接 xff1a https blog csdn net learning tortosie article details 7990125
  • Prometheus之修炼篇

    Prometheus之修炼篇 官方文档 xff1a https prometheus io 中文文档 xff1a 非官方 xff1a https songjiayang gitbooks io prometheus content 一 入门
  • QT视频播放不出来,报错 DirectShowPlayerService::doRender: Unresolved error code 80040266——没有安装视频解码器

    出错1 没有安装视频解码器 DirectShowPlayerService doRender Unresolved error code 0x80040266 出错2 文件路径不对或者文件名是中文的 DirectShowPlayerServ
  • ROS(1)编写第一个ROS程序(创建工作空间workspace和功能包package)

    一 先从三个方面去理解ROS xff1a xff08 自己查 xff0c 不详表 xff09 ROS是什么 xff0c 为什么使用ROS xff0c 如何使用ROS ROS xff08 Robot Operating System xff0
  • jetson nano TF卡镜像复制

    很重要的第一点 xff0c TF卡一定要进行格式化 xff0c 再进行其他操作 1 使用USB xff12 xff10 2 在win10无法将TF卡格式化成FAT32时 xff0c 使用DiskGenius xff0c 将TF卡格式化成FA
  • C++里数组名+1和数组名的地址+1的区别

    C C 43 43 里面的数组名字会退化为指针 xff0c 所以数组名a实际指的是数组的第一个元素的地址 而数组名作为指针来讲有特殊性 xff0c 它正在它所指向的内存区域中 xff0c amp a的值和a的数值是相同的 xff08 可以输
  • AD软件之模块化原理图

    首先我们创建两个原理图文件 然后我们在Sheet2 SchDoc里放置一个页面符并双击绿色的方框 选择目标文件 我们选择我们刚才创建的Sheet4 SchDoc 然后在 视图 gt 面板 gt Navigator选项 里点一下交互式导航 就
  • c语言中判断一个字符串是否包含另一个字符串

    1 使用库函数 string h strstr函数 函数名 strstr 功 能 在串中查找指定字符串的第一次出现 用 法 char strstr char str1 char str2 说明 xff1a 返回指向第一次出现str2位置的指
  • TCP协议-握手与挥手

    认识TCP协议 TCP全称为 传输控制协议 xff0c 这是传输层的一个协议 xff0c 对数据的传输进行一个详细的控制 特点 xff1a 面向字节流安全可靠面向连接 TCP协议段格式 源端口号与目的端口号 xff1a 这里与UDP的一样
  • C语言volatile的作用及使用场景介绍

    简介 volatile 先从基础的知识说起吧 xff0c 这样也有个来龙去脉 我们都知道 xff0c 程序运行后 xff0c 程序的数据都会被从磁盘加载到内存里面 xff08 主存 xff09 而当局部的指令被执行的时候 xff0c 内存中