c - 在没有 volatile 修饰符的情况下，具有递增全局变量的循环如何工作？

Question

我一直在使用 mspgcc 编译器开发 MSP430G2553，作为介绍性程序，我已经开始让 LED 闪烁。我使用的代码如下:

#include <msp430.h> 
unsigned int i;
void main(void) 
{
    WDTCTL = WDTPW | WDTHOLD;   // Stop watchdog timer
    P1DIR |= 0x01; //Set P1.0 to output
    for(;;)
    {
        P1OUT ^= 0x01;
        i=0;
        while(i<50000)
        {
            i++;
        }
    }
}

while 循环在哪里提供延迟。

我想既然上面的while循环中i是从0递增到某个值，为什么不能使用递减循环。所以我尝试了以下代码。

#include <msp430.h> 
unsigned int i;
void main(void) 
{
    WDTCTL = WDTPW | WDTHOLD;   // Stop watchdog timer
    P1DIR |= 0x01; //Set P1.0 to output
    for(;;)
    {
        P1OUT ^= 0x01;
        i=50000
        while(i>0)
        {
            i--;
        }
    }
}

这段代码没有运行，找到原因后，我才知道全局变量i需要提供“volatile”，以防止编译器优化，因为这里i 的值可以随时更改。

我的问题是在第一种情况下 i 的值也从 0 变为 49999 那么为什么我们在这种情况下不使用“volatile”修饰符？

上述每种情况的汇编代码如下:

案例一(递增循环)

main:
   40B2 5A80 0120      MOV.W   #0x5a80,&Watchdog_Timer_WDTCTL
   P1DIR |= 0x01; //Set P1.0 to output
   D3D2 0022           BIS.B   #1,&Port_1_2_P1DIR
   P1OUT ^= 0x01;
$C$L1:
   E3D2 0021           XOR.B   #1,&Port_1_2_P1OUT
   i=0;
   4382 0200           CLR.W   &i
   while(i<50000)
      90B2 C350 0200      CMP.W   #0xc350,&i
      2FF8                JHS     ($C$L1)
      i++;
$C$L2:
   5392 0200           INC.W   &i
   90B2 C350 0200      CMP.W   #0xc350,&i
   2FF2                JHS     ($C$L1)
   3FF9                JMP     ($C$L2)

情况2(递减循环)

main:
   40B2 5A80 0120      MOV.W   #0x5a80,&Watchdog_Timer_WDTCTL
   P1DIR |= 0x01; //Set P1.0 to output
   D3D2 0022           BIS.B   #1,&Port_1_2_P1DIR
   P1OUT ^= 0x01;
$C$L1:
   E3D2 0021           XOR.B   #1,&Port_1_2_P1OUT
   i=50000;
   40B2 C350 0200      MOV.W   #0xc350,&i
   while(i>0)
      9382 0200           TST.W   &i
      27F8                JEQ     ($C$L1)
      i--;
      4382 0200           CLR.W   &i
      3FF5                JMP     ($C$L1)

Answer 1

简而言之，volatile 限定符告诉编译器一个对象有超出其“视野”的副作用。所以它不能优化对它的访问。

如果没有这个，编译器可以自由优化整个循环，如果它可以证明这不会改变程序的可观察行为。请注意，这不能保证，在您的情况下，编译器似乎可以识别一种代码模式，但不能识别另一种代码模式。但是您不能依赖于此(编写该代码的人都缺乏基本的编码实践)。

在这两种情况下，volatile 都是必要的，但为了安全起见。请注意，编译器仍然可以优化代码；最好的办法是在循环中另外放入一个 NOP 汇编程序。

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注意:查看生成的汇编程序代码。优化后的代码很可能会包含类似 i = 0 的内容而不是循环，或者只是将 i 保留为静态变量的默认值(即 0，也是)。