c防止編譯器優化指令

1. volatile 可以用來修飾函數返回值嗎

1.直接修飾C函數，方便編譯器進行優化

我們會在一些代碼中用volatile關鍵字來修飾函數，如linux0.12的源代碼中就有這樣的語句：

在linux的source code（linux/mm/memory.c)中有這樣兩句：

volatile void do_exit(long code);
static inline volatile void oom(void)
{
printk("out of memory ");
do_exit(SIGSEGV);
}

那麼這里的volatile是什麼意思呢？查了很多資料，都是說volatile對變數作用的結果，很少談及對函數名修飾的作用。

其實這里的作用是幫助編譯器進行優化，而不是防止編譯器優化，對應oom()和do_exit()函數而言，它們是永遠都不會返回的，如果還將調用它們的函數的返回地址保存在堆棧上的話，是沒有任何意義的，

但是加了volatile過後，就意味著這個函數不會返回，就相當於告訴編譯器，我調用後是不用保存調用我的函數的返回地址的。這樣就達到了優化的作用。

這種優化來源於GCC，在GCC2.5版本以後，使用noreturn屬性來做優化，如void
fatal () __attribute__
((noreturn));，但是在Gcc2.5的版本以前，沒有noreturn屬性，所以就用volatile來表示不會返回的函數，以此達到優化的效果。

2.修飾嵌入式匯編，防止編譯器進行優化

例如，我們有如下的函數：

以下附上，volatile的一般作用：

一個定義為volatile的變數是說這變數可能會被意想不到地改變，這樣，編譯器就不會去假設這個變數的值了。精確地說就是，優化器在用到這個變數時必須每次都小心地重新讀取這個變數的值，而不是使用保存在寄存器里的備份。下面是volatile變數的幾個例子：
1). 並行設備的硬體寄存器（如：狀態寄存器）
2). 一個中斷服務子程序中會訪問到的非自動變數(Non-automatic variables)
3). 多線程應用中被幾個任務共享的變數
回答不出這個問題的人是不會被僱傭的。我認為這是區分C程序員和嵌入式系統程序員的最基本的問題。嵌入式系統程序員經常同硬體、中斷、RTOS等等打交道，所用這些都要求volatile變數。不懂得volatile內容將會帶來災難。
假設被面試者正確地回答了這是問題（嗯，懷疑這否會是這樣），我將稍微深究一下，看一下這傢伙是不是直正懂得volatile完全的重要性。
1). 一個參數既可以是const還可以是volatile嗎？解釋為什麼。
2). 一個指針可以是volatile 嗎？解釋為什麼。
3). 下面的函數有什麼錯誤：
int square(volatile int *ptr)
{
return *ptr * *ptr;
}
下面是答案：
1). 是的。一個例子是只讀的狀態寄存器。它是volatile因為它可能被意想不到地改變。它是const因為程序不應該試圖去修改它。
2). 是的。盡管這並不很常見。一個例子是當一個中服務子程序修該一個指向一個buffer的指針時。
3). 這段代碼的有個惡作劇。這段代碼的目的是用來返指針*ptr指向值的平方，但是，由於*ptr指向一個volatile型參數，編譯器將產生類似下面的代碼：
int square(volatile int *ptr)
{
int a,b;
a = *ptr;
b = *ptr;
return a * b;
}
由於*ptr的值可能被意想不到地該變，因此a和b可能是不同的。結果，這段代碼可能返不是你所期望的平方值！正確的代碼如下：
long square(volatile int *ptr)
{
int a;
a = *ptr;
return a * a;
}

講講我的理解： （歡迎打板子...~~！）
關鍵在於兩個地方：
1. 編譯器的優化 (請高手幫我看看下面的理解)
在本次線程內, 當讀取一個變數時，為提高存取速度，編譯器優化時有時會先把變數讀取到一個寄存器中；以後，再取變數值時，就直接從寄存器中取值；
當變數值在本線程里改變時，會同時把變數的新值到該寄存器中，以便保持一致
當變數在因別的線程等而改變了值，該寄存器的值不會相應改變，從而造成應用程序讀取的值和實際的變數值不一致
當該寄存器在因別的線程等而改變了值，原變數的值不會改變，從而造成應用程序讀取的值和實際的變數值不一致
舉一個不太准確的例子：
發薪資時，會計每次都把員工叫來登記他們的銀行卡號；一次會計為了省事，沒有即時登記，用了以前登記的銀行卡號；剛好一個員工的銀行卡丟了，已掛失該銀行卡號；從而造成該員工領不到工資
員工 －－ 原始變數地址
銀行卡號 －－ 原始變數在寄存器的備份
2. 在什麼情況下會出現(如1樓所說)
1). 並行設備的硬體寄存器（如：狀態寄存器）
2). 一個中斷服務子程序中會訪問到的非自動變數(Non-automatic variables)
3). 多線程應用中被幾個任務共享的變數
補充： volatile應該解釋為「直接存取原始內存地址」比較合適，「易變的」這種解釋簡直有點誤導人；
「易變」是因為外在因素引起的，象多線程，中斷等，並不是因為用volatile修飾了的變數就是「易變」了，假如沒有外因，即使用volatile定義，它也不會變化；
而用volatile定義之後，其實這個變數就不會因外因而變化了，可以放心使用了； 大家看看前面那種解釋（易變的）是不是在誤導人
－－－－－－－－－－－－簡明示例如下：－－－－－－－－－－－－－－－－－－
volatile關鍵字是一種類型修飾符，用它聲明的類型變數表示可以被某些編譯器未知的因素更改，比如：操作系統、硬體或者其它線程等。遇到這個關鍵字聲明的變數，編譯器對訪問該變數的代碼就不再進行優化，從而可以提供對特殊地址的穩定訪問。
使用該關鍵字的例子如下：
int volatile nVint;
>>>>當要求使用volatile 聲明的變數的值的時候，系統總是重新從它所在的內存讀取數據，即使它前面的指令剛剛從該處讀取過數據。而且讀取的數據立刻被保存。
例如：
volatile int i=10;
int a = i;
...
//其他代碼，並未明確告訴編譯器，對i進行過操作
int b = i;
>>>>volatile
指出
i是隨時可能發生變化的，每次使用它的時候必須從i的地址中讀取，因而編譯器生成的匯編代碼會重新從i的地址讀取數據放在b中。而優化做法是，由於編譯器發現兩次從i讀數據的代碼之間的代碼沒有對i進行過操作，它會自動把上次讀的數據放在b中。而不是重新從i裡面讀。這樣以來，如果i是一個寄存器變數或者表示一個埠數據就容易出錯，所以說volatile可以保證對特殊地址的穩定訪問。
>>>>注意，在vc6中，一般調試模式沒有進行代碼優化，所以這個關鍵字的作用看不出來。下面通過插入匯編代碼，測試有無volatile關鍵字，對程序最終代碼的影響：
>>>>首先，用classwizard建一個win32 console工程，插入一個voltest.cpp文件，輸入下面的代碼：
>>
＃i nclude <stdio.h>
void main()
{
int i=10;
int a = i;
printf("i= %d",a);
//下面匯編語句的作用就是改變內存中i的值，但是又不讓編譯器知道
__asm {
mov dword ptr [ebp-4], 20h
}
int b = i;
printf("i= %d",b);
}
然後，在調試版本模式運行程序，輸出結果如下：
i = 10
i = 32
然後，在release版本模式運行程序，輸出結果如下：
i = 10
i = 10
輸出的結果明顯表明，release模式下，編譯器對代碼進行了優化，第二次沒有輸出正確的i值。下面，我們把 i的聲明加上volatile關鍵字，看看有什麼變化：
＃i nclude <stdio.h>
void main()
{
volatile int i=10;
int a = i;
printf("i= %d",a);
__asm {
mov dword ptr [ebp-4], 20h
}
int b = i;
printf("i= %d",b);
}
分別在調試版本和release版本運行程序，輸出都是：
i = 10
i = 32
這說明這個關鍵字發揮了它的作用！
－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－
volatile對應的變數可能在你的程序本身不知道的情況下發生改變
比如多線程的程序，共同訪問的內存當中，多個程序都可以操縱這個變數
你自己的程序，是無法判定合適這個變數會發生變化
還比如，他和一個外部設備的某個狀態對應，當外部設備發生操作的時候，通過驅動程序和中斷事件，系統改變了這個變數的數值，而你的程序並不知道。
對於volatile類型的變數，系統每次用到他的時候都是直接從對應的內存當中提取，而不會利用cache當中的原有數值，以適應它的未知何時會發生的變化，系統對這種變數的處理不會做優化——顯然也是因為它的數值隨時都可能變化的情況。
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典型的例子
for ( int i=0; i<100000; i++);
這個語句用來測試空循環的速度的
但是編譯器肯定要把它優化掉，根本就不執行
如果你寫成
for ( volatile int i=0; i<100000; i++);
它就會執行了
volatile的本意是「易變的」
由於訪問寄存器的速度要快過RAM，所以編譯器一般都會作減少存取外部RAM的優化。比如：
static int i=0;
int main(void)
{
...
while (1)
{
if (i) dosomething();
}
}
/* Interrupt service routine. */
void ISR_2(void)
{
i=1;
}
程序的本意是希望ISR_2中斷產生時，在main當中調用dosomething函數，但是，由於編譯器判斷在main函數裡面沒有修改過i，因此
可能只執行一次對從i到某寄存器的讀操作，然後每次if判斷都只使用這個寄存器裡面的「i副本」，導致dosomething永遠也不會被
調用。如果將將變數加上volatile修飾，則編譯器保證對此變數的讀寫操作都不會被優化（肯定執行）。此例中i也應該如此說明。
一般說來，volatile用在如下的幾個地方：
1、中斷服務程序中修改的供其它程序檢測的變數需要加volatile；
2、多任務環境下各任務間共享的標志應該加volatile；
3、存儲器映射的硬體寄存器通常也要加volatile說明，因為每次對它的讀寫都可能由不同意義；
另外，以上這幾種情況經常還要同時考慮數據的完整性（相互關聯的幾個標志讀了一半被打斷了重寫），在1中可以通過關中斷來實
現，2中可以禁止任務調度，3中則只能依靠硬體的良好設計了。

2. 怎麼指定某段代碼不被編譯器優化掉

在c語言中， 某些語句，如：
int a；
a = 0；
a = 1；
a =2； 這個可能編譯器會把前面兩句給優惠掉， 這個如果 前面兩句也是必須要執行的， 可以把 int a 改成 volatile int a。
在編譯的時候， 編譯器可能會預測到某個變數的值， 就把中間的沒有必要的語句給優化掉，volatile 關鍵字就是告訴編譯器，不要做這樣的預測性優化， 按照文本代碼來翻譯。

3. C語言編程問題 *volatile....

volatile就是不要讓編譯器優化這個變數。讀寫變數的時候直接對內存操作。如果優化了，會先讀取寄存器的值，（這樣就有可能和內存中的值不一樣了）。常用於多線程變數，中斷變數等

4. 如何防止因編譯器開啟優化，而導致程序執行錯誤

我的經驗是：未優化的c程序可正常運行，優化後不能運行，那一定是我的程序有問題。我還沒經歷過不是我程序的情況。
發現這種不易發現的問題，需要看匯編碼。
避免的方法，我的經驗：寫c程序，盡量規矩；似是而非的概念，一定要搞清楚，別僥幸。因為僥幸而留的雷，現在不出問題，將來一定會出問題；不優化不出問題，優化就出問題。
最後要說，每個應用程序，都讓他開優化運行，只要時間允許，一定要查出開優化後出問題的原因。時間不允許，只能不開優化湊合著，在有時間的時候繼續查問題。

5. 在單片機C語言中*(volatile unsigned int *)0x500是什麼意思詳細一點，謝謝。

(unsigned int *)0x500:將地址0x500強制轉化為int型指針
*(unsigned int *)0x500=0x10：對地址為0x500賦值為0x10
補充：
關鍵字volatile聲明變數可被意想不到的改變，一般用於聲明：中斷的非自動變數、寄存器定義、再入函數。總之，被它聲明的變數編譯器不會進行優化，每次都會小心翼翼的從內存中讀取、修改、再寫入內存。

6. c語言防止優化

編譯器編譯命令里有設置選項，通過設置，你可以要求 不優化，也可以要求用哪種優化。
具體選項有哪些，要查自己編譯器的幫助文件。
例如，MS VC++ 6.0 編譯器編
優化選項：
/O1：優化使產生的可執行代碼最小
/O2：優化使產生的可執行代碼速度最快
/Oa：指示編譯器程序里沒有使用別名，可以提高程序的執行速度
/Ob：控制內聯（inline）函數的展開
/Od：禁止代碼優化
/Og：使用全局優化
/Oi：用內部函數去代替程序里的函數調用，可以使程序運行的更快，但程序的長度變長
/Op：提高浮點數比較運算的一致性
/Os：產生盡可能小的可執行代碼
/Ot：產生盡可能塊的可執行代碼
/Ow：指示編譯器在函數體內部沒有使用別名
/Ox：組合了幾個優化開關，達到盡可能多的優化
/Oy：阻止調用堆棧里創建幀指針

/O2 為了加速，會優化掉。 選 /Od 不優化。

7. 如何優化你的C代碼

一、程序結構的優化
1、程序的書寫結構
雖然書寫格式並不會影響生成的代碼質量，但是在實際編寫程序時還是應該尊循一定的書寫規則，一個書寫清晰、明了的程序，有利於以後的維護。在書寫程序時，特別是對於While、for、do…while、if…elst、switch…case等語句或這些語句嵌套組合時，應採用「縮格」的書寫形式，

2、標識符
程序中使用的用戶標識符除要遵循標識符的命名規則以外，一般不要用代數符號(如a、b、x1、y1)作為變數名，應選取具有相關含義的英文單詞(或縮寫)或漢語拼音作為標識符，以增加程序的可讀性，如：count、number1、red、work等。

3、程序結構
C語言是一種高級程序設計語言，提供了十分完備的規范化流程式控制制結構。因此在採用C語言設計單片機應用系統程序時，首先要注意盡可能採用結構化的程序設計方法，這樣可使整個應用系統程序結構清晰，便於調試和維護。於一個較大的應用程序，通常將整個程序按功能分成若干個模塊，不同模塊完成不同的功能。各個模塊可以分別編寫，甚至還可以由不同的程序員編寫，一般單個模塊完成的功能較為簡單，設計和調試也相對容易一些。在C語言中，一個函數就可以認為是一個模塊。所謂程序模塊化，不僅是要將整個程序劃分成若干個功能模塊，更重要的是，還應該注意保持各個模塊之間變數的相對獨立性，即保持模塊的獨立性，盡量少使用全局變數等。對於一些常用的功能模塊，還可以封裝為一個應用程序庫，以便需要時可以直接調用。但是在使用模塊化時，如果將模塊分成太細太小，又會導致程序的執行效率變低(進入和退出一個函數時保護和恢復寄存器佔用了一些時間)。

4、定義常數
在程序化設計過程中，對於經常使用的一些常數，如果將它直接寫到程序中去，一旦常數的數值發生變化，就必須逐個找出程序中所有的常數，並逐一進行修改，這樣必然會降低程序的可維護性。因此，應盡量當採用預處理命令方式來定義常數，而且還可以避免輸入錯誤。

5、減少判斷語句
能夠使用條件編譯(ifdef)的地方就使用條件編譯而不使用if語句，有利於減少編譯生成的代碼的長度，能夠不用判斷語句則少用判斷用語句。

6、表達式
對於一個表達式中各種運算執行的優先順序不太明確或容易混淆的地方，應當採用圓括弧明確指定它們的優先順序。一個表達式通常不能寫得太復雜，如果表達式太復雜，時間久了以後，自己也不容易看得懂，不利於以後的維護。

7、函數
對於程序中的函數，在使用之前，應對函數的類型進行說明，對函數類型的說明必須保證它與原來定義的函數類型一致，對於沒有參數和沒有返回值類型的函數應加上「void」說明。如果果需要縮短代碼的長度，可以將程序中一些公共的程序段定義為函數，在Keil中的高級別優化就是這樣的。如果需要縮短程序的執行時間，在程序調試結束後，將部分函數用宏定義來代替。注意，應該在程序調試結束後再定義宏，因為大多數編譯系統在宏展開之後才會報錯，這樣會增加排錯的難度。

8、盡量少用全局變數，多用局部變數。
因為全局變數是放在數據存儲器中，定義一個全局變數，MCU就少一個可以利用的數據存儲器空間，如果定義了太多的全局變數，會導致編譯器無足夠的內存可以分配。而局部變數大多定位於MCU內部的寄存器中，在絕大多數MCU中，使用寄存器操作速度比數據存儲器快，指令也更多更靈活，有利於生成質量更高的代碼，而且局部變數所的佔用的寄存器和數據存儲器在不同的模塊中可以重復利用。

9、設定合適的編譯程序選項
許多編譯程序有幾種不同的優化選項，在使用前應理解各優化選項的含義，然後選用最合適的一種優化方式。通常情況下一旦選用最高級優化，編譯程序會近乎病態地追求代碼優化，可能會影響程序的正確性，導致程序運行出錯。因此應熟悉所使用的編譯器，應知道哪些參數在優化時會受到影響，哪些參數不會受到影響。
在ICCAVR中，有「Default」和「Enable Code Compression」兩個優化選項。
在CodeVisionAVR中，「Tiny」和「small」兩種內存模式。
在IAR中，共有7種不同的內存模式選項。
在GCCAVR中優化選項更多，一不小心更容易選到不恰當的選項。

二、代碼的優化
1、選擇合適的演算法和數據結構
應該熟悉演算法語言，知道各種演算法的優缺點，具體資料請參見相應的參考資料，有很多計算機書籍上都有介紹。將比較慢的順序查找法用較快的二分查找或亂序查找法代替，插入排序或冒泡排序法用快速排序、合並排序或根排序代替，都可以大大提高程序執行的效率。.選擇一種合適的數據結構也很重要，比如你在一堆隨機存放的數中使用了大量的插入和刪除指令，那使用鏈表要快得多。
數組與指針語句具有十分密碼的關系，一般來說，指針比較靈活簡潔，而數組則比較直觀，容易理解。對於大部分的編譯器，使用指針比使用數組生成的代碼更短，執行效率更高。但是在Keil中則相反，使用數組比使用的指針生成的代碼更短。。

3、使用盡量小的數據類型
能夠使用字元型(char)定義的變數，就不要使用整型(int)變數來定義；能夠使用整型變數定義的變數就不要用長整型(long int)，能不使用浮點型(float)變數就不要使用浮點型變數。當然，在定義變數後不要超過變數的作用范圍，如果超過變數的范圍賦值，C編譯器並不報錯，但程序運行結果卻錯了，而且這樣的錯誤很難發現。
在ICCAVR中，可以在Options中設定使用printf參數，盡量使用基本型參數(%c、%d、%x、%X、%u和%s格式說明符)，少用長整型參數(%ld、%lu、%lx和%lX格式說明符)，至於浮點型的參數(%f)則盡量不要使用，其它C編譯器也一樣。在其它條件不變的情況下，使用%f參數，會使生成的代碼的數量增加很多，執行速度降低。

4、使用自加、自減指令
通常使用自加、自減指令和復合賦值表達式(如a-=1及a+=1等)都能夠生成高質量的程序代碼，編譯器通常都能夠生成inc和dec之類的指令，而使用a=a+1或a=a-1之類的指令，有很多C編譯器都會生成二到三個位元組的指令。在AVR單片適用的ICCAVR、GCCAVR、IAR等C編譯器以上幾種書寫方式生成的代碼是一樣的，也能夠生成高質量的inc和dec之類的的代碼。

5、減少運算的強度
可以使用運算量小但功能相同的表達式替換原來復雜的的表達式。如下：

(1)、求余運算。
a=a%8;
可以改為：
a=a&7;
說明：位操作只需一個指令周期即可完成，而大部分的C編譯器的「%」運算均是調用子程序來完成，代碼長、執行速度慢。通常，只要求是求2n方的余數，均可使用位操作的方法來代替。

(2)、平方運算
a=pow(a,2.0);
可以改為：
a=a*a;
說明：在有內置硬體乘法器的單片機中(如51系列)，乘法運算比求平方運算快得多，因為浮點數的求平方是通過調用子程序來實現的，在自帶硬體乘法器的AVR單片機中，如ATMega163中，乘法運算只需2個時鍾周期就可以完成。既使是在沒有內置硬體乘法器的AVR單片機中，乘法運算的子程序比平方運算的子程序代碼短，執行速度快。

如果是求3次方，如：
a=pow(a,3.0);
更改為：
a=a*a*a；
則效率的改善更明顯。

(3)、用移位實現乘除法運算
a=a*4;
b=b/4;
可以改為：
a=a<<2;
b=b>>2;
說明：通常如果需要乘以或除以2n，都可以用移位的方法代替。在ICCAVR中，如果乘以2n，都可以生成左移的代碼，而乘以其它的整數或除以任何數，均調用乘除法子程序。用移位的方法得到代碼比調用乘除法子程序生成的代碼效率高。實際上，只要是乘以或除以一個整數，均可以用移位的方法得到結果，如：
a=a*9
可以改為：
a=(a<<3)+a

6、循環
(1)、循環語
對於一些不需要循環變數參加運算的任務可以把它們放到循環外面，這里的任務包括表達式、函數的調用、指針運算、數組訪問等，應該將沒有必要執行多次的操作全部集合在一起，放到一個init的初始化程序中進行。

(2)、延時函數：
通常使用的延時函數均採用自加的形式：
void delay (void)
{
unsigned int i;
for (i=0;i<1000;i++)
;
}
將其改為自減延時函數：
void delay (void)
{
unsigned int i;
for (i=1000;i>0;i--)
;
}
兩個函數的延時效果相似，但幾乎所有的C編譯對後一種函數生成的代碼均比前一種代碼少1~3個位元組，因為幾乎所有的MCU均有為0轉移的指令，採用後一種方式能夠生成這類指令。
在使用while循環時也一樣，使用自減指令控制循環會比使用自加指令控制循環生成的代碼更少1~3個字母。
但是在循環中有通過循環變數「i」讀寫數組的指令時，使用預減循環時有可能使數組超界，要引起注意。

(3)while循環和do…while循環
用while循環時有以下兩種循環形式：
unsigned int i;
i=0;
while (i<1000)
{
i++;
//用戶程序
}
或：
unsigned int i;
i=1000;
do
i--;
//用戶程序
while (i>0);
在這兩種循環中，使用do…while循環編譯後生成的代碼的長度短於while循環。

7、查表
在程序中一般不進行非常復雜的運算，如浮點數的乘除及開方等，以及一些復雜的數學模型的插補運算，對這些即消耗時間又消費資源的運算，應盡量使用查表的方式，並且將數據表置於程序存儲區。如果直接生成所需的表比較困難，也盡量在啟動時先計算，然後在數據存儲器中生成所需的表，後以在程序運行直接查表就可以了，減少了程序執行過程中重復計算的工作量。

8. 怎麼防止keil編譯器自作聰明優化掉有用語句

在51環境下：options for target -> C51 -> emphasis選擇default (不要選擇size、speed)
優化標准：選擇 0:constant folding 即可保留所有垃圾語句，

9. 如何在編譯java的時候，取消編譯器對編譯常量的優化

遇到的問題是想重新編譯某個java文件（比如A.java），裡面有個常量（比如finalinta）和上次編譯時不一樣，但是另一個使用A.class的a的文件（比如B.java）由於在javac在上次編譯的時候將當時的A.class裡面的常量直接給內聯了，所以就達不到想要的效果。
如果是這樣的話，對於String可以使用.intern()來防止編譯器進行優化，對於其他類型，可以要麼不定義為常量，要麼將常量定義為private，然後使用一個static方法來返回這個常量。