volatile 关键字如何影响静态常量数组？

Question

这是一个令人兴奋的问题，任何能够回答它的人都应该得到广泛的认可！实际上，我要问的是几个相互关联的问题，以便更好地理解。

STM32 ARM Cortex平台的驱动里面有如下代码：

static __I uint8_t APBAHBPrescTable[16] = {0, 0, 0, 0, 1, 2, 3, 4, 1, 2, 3, 4, 6, 7, 8, 9};

__I 定义为：

#ifdef __cplusplus
  #define     __I     volatile                /*!< defines 'read only'   permissions      */
#else
  #define     __I     volatile const          /*!< defines 'read only'   permissions      */
#endif

我的程序是用GCC交叉编译器编译的C程序。因此数组声明实际上是：

static volatile const uint8_t APBAHBPrescTable[16] = {0, 0, 0, 0, 1, 2, 3, 4, 1, 2, 3, 4, 6, 7, 8, 9};

问题 1：

鉴于这是一个常量数组，为什么要在这里使用 volatile 关键字？

我的理解是volatile关键字表示数组的内容可以改变，而const表示不能。

这个数组在代码中的唯一用途是像这样的三个用途：

tmp = RCC->CFGR & CFGR_PPRE1_Set_Mask;
tmp = tmp >> 8;
presc = APBAHBPrescTable[tmp];

当我转储 tmp 和 presc 的值时，我发现 tmp 的值为 4，presc 的值为 0。索引 4 是数组的第 5 个元素，值为 1。没有其他访问或使用此值...完全...任何地方。

问题 2：

值在声明之间可能发生怎样的变化？

当我转储数组时，我看到它充满了零。

它可靠地发生...直到我从数组声明中删除 __I。这使我认为这不是缓冲区溢出。除此之外我想不出任何东西。

我认为 volatile 关键字在那里是有原因的，除了我还在中断处理程序中看到如下代码，据我所知，volatile 关键字是多余的：

volatile uint32_t status = USART2->SR;

这个变量是函数的局部变量，因此永远不能被其他地方的代码更改。

======== 额外的细节 ========

这是相关代码段的注释反汇编。 (RCC_GetClocksFreq+128) 处的值为零，但在某些时候似乎已将预分频器查找地址 table 复制到其中：

0x000001d0 <+56>:    ldr     r1, [pc, #68]   ; (0x218 <RCC_GetClocksFreq+128>)
       ...
   tmp = RCC->CFGR & CFGR_PPRE1_Set_Mask;
   tmp = tmp >> 8;
0x000001de <+70>:    ldr     r4, [r2, #4]
0x000001e0 <+72>:    ubfx    r4, r4, #8, #3
   presc = APBAHBPrescTable[tmp];
0x000001e4 <+76>:    ldrb    r4, [r1, r4]
   RCC_Clocks->PCLK1_Frequency = RCC_Clocks->HCLK_Frequency >> presc;
0x000001e6 <+78>:    lsr.w   r4, r3, r4
0x000001ea <+82>:    str     r4, [r0, #8]

这里是一样的，但是 volatile const 宏替换为 const:

0x000001d0 <+56>:    ldr     r4, [pc, #68]   ; (0x218 <RCC_GetClocksFreq+128>)
       ...
   tmp = RCC->CFGR & CFGR_PPRE1_Set_Mask;
   tmp = tmp >> 8;
0x000001de <+70>:    ldr     r1, [r2, #4]
0x000001e0 <+72>:    ubfx    r1, r1, #8, #3
   presc = APBAHBPrescTable[tmp];
0x000001e4 <+76>:    ldrb    r1, [r4, r1]
   RCC_Clocks->PCLK1_Frequency = RCC_Clocks->HCLK_Frequency >> presc;
0x000001e6 <+78>:    lsr.w   r1, r3, r1
0x000001ea <+82>:    str     r1, [r0, #8]

它们本质上是相同的。然而，以某种方式删除 volatile 关键字解决了问题！

Answer 1

My understanding is that the volatile keyword means that the contents of the array can change, but the const means that they cannot.

volatile表示程序每次使用时都必须从内存中读取值。 const 表示程序可能不会更改该值，但环境（或 "OS"）可能会更改。

这解释了您观察到的行为：在没有 volatile 的情况下，编译器假定可以读取一次值并多次使用它。

Answer 2

实时时钟可以使用 volatile const 构造来发布当前时间：

volatile const struct tm TheTimeNow;

您的程序无法更改时钟，所以它应该是 const。
时钟在您和编译器的背后永久而神奇地滴答作响，因此最好使用 volatile 强制编译器始终获取当前时间而不是旧时间戳。

RTC 可能在地址 space 中有自己的部分，它显示当前时间。

Answer 3

首先，感谢所有让我得出这个答案的评论和回答。

当变量定义时没有 "volatile" 关键字，它被放入二进制文件的只读部分。

当使用 "volatile" 关键字定义变量时，它将与所有其他变量放在二进制文件的同一部分。

我最近发现了 3 个缓冲区溢出，而且我确信还有其他的。很多代码写得不是很好。很可能当指定 "volatile" 关键字时，变量在内存中的放置方式使其容易受到缓冲区溢出的影响。根本没有理由将此特定变量标记为易失性，因此简单的解决方法是删除该关键字。正确的解决方法是这样做并跟踪缓冲区溢出并修复它。

volatile 关键字如何影响静态常量数组？

How can the volatile keyword affect a static const array?

c

volatile