指向 易失性的 C 指针在有下标时是否将寻址内存视为易失性内存？

Question

考虑这两个定义：

volatile int a[10];
volatile int *p = a; 

编辑：澄清问题。

如果我们引用

a[3]

，内存位置将被视为

volatile

存储，也就是说，编译器不会假设它保持不变。

对于数组，很明显其意图是将数组的整个内容视为

volatile

。

在 C 中，

p[3]

也指代

volatile

存储吗，尽管

p

被声明为指针，而不是数组？换句话说，在使用“指向

volatile

的指针”的表达式中，例如

p[3]

或

*(p + 3)

是

volatile

“传染性”，并且它是否适用于除 所指向的确切位置之外的内存位置指向

volatile

？

的指针

我确实知道编译器将内存视为易失性意味着什么。

Answer 1

在C中是不是p[3]也指易失性存储...

是的，

volatile int *p

使

p

成为指向 volatile int 的指针。因此，使用

p

（又名

p

的取消引用）进行的任何访问都将被视为对易失性内存的访问。

请注意，

p

本身不是易失性的。只有

p

所指向的才是不稳定的。

这并不是一个证明，但为了好玩，您可以尝试从

p

中删除“易失性”，例如：

volatile int a[10];
int *p = a;

用例如编译这个

gcc

会向您发出如下警告：

warning: initialization discards 'volatile' qualifier from pointer target type [-Wdiscarded-qualifiers]

这很清楚地表明出了问题，因为

p

不再指向 volatile int。

顺便说一句： 常量指针与指向常量的指针可能会是一本有趣的读物。是关于

const

而不是

volatile

但原理是一样的。

Answer 2

我不确定为什么每个人都在谈论“易失性存储”，好像它意味着一些特殊的东西。

volatile

只是 C 语言中的一个关键字，告诉编译器不要对变量做出任何假设，永远不要优化它，并且总是在使用它之前从内存中重新加载它。就是这样。最常见的用法是与硬件相关的编程：内存映射硬件寄存器、DMA 缓冲区等。

要指向声明为

volatile

的变量，指针还必须具有代码中的

volatile

限定符。当限定符（

volatile

或

const

等）放置在指针声明中

*

的左侧时，它指的是指向的数据。因此：

volatile* int x; // pointer to volatile data
int* volatile y; // volatile pointer to non-volatile data

“抛弃”限定符通常是未定义的行为。另外，赋值规则规定，对于

x = y

，

x

必须至少具有

y

的所有限定符，但不一定是相反的方式。

对于数组，在大多数表达式中使用时，它们会“衰减”为指向第一个元素的指针。而“decay”得到的指针带有数组项的所有限定符。因此，在您的情况下，当在大多数表达式中使用时，

a

将变成

volatile int*

。

每当通过

volatile

限定指针访问对象时，都适用与直接访问对象时相同的规则。

（到目前为止，C 标准中存在一个小问题，最终将在即将推出的 C23 中得到修复。到目前为止，C 标准已经谈到对声明的易失性对象的访问算作副作用。在 C23 中，此问题已修复为包括所有易失性限定类型的左值访问。）

Answer 3

与流行的看法相反，声明

volatile int

不会产生任何易失性存储，它只是告诉编译器将其视为如此。

volatile

不适用于 x86 以外的多线程问题，因为其他处理器的内存模型较弱，并且编译器不会发出必要的指令。

volatile

只告诉编译器不要优化变量访问，不要发出内存屏障。

将会发生的情况是，对

a

的任何访问或通过

p

无论其指向何处的任何访问都不会被优化掉。就是这样，不多也不少。

实际的易失性存储器是这样声明的：

extern volatile int trisa;

并且定义是由无法用标准c编写的目标文件提供的。

volatile

是 for 内存映射 IO。它还有其他目的，但这就是它被创建的原因。当

setjmp()

中的规范引用

volatile

时，它知道编译器不知道的东西；

setjmp()

会破坏调用保留的寄存器，因此将本地变量视为易失性内存可以正常工作。