如何声明具有 volatile 元素的静态数组？答案

【问题标题】：How do I declare a static array with volatile elements?如何声明具有 volatile 元素的静态数组？
【发布时间】：2018-06-27 09:45:00
【问题描述】：

关于所用术语的说明：

对于静态数组，我的意思是静态分配的数组内存，例如：int x[10]。

问题

我需要声明一个带有易失元素的静态数组。如果我很好理解 volatile 限定符的工作原理，它应该是：

volatile uint8_t *x; // x is a pointer to volatile uint8_t
uint8_t *volatile x; // x is a volatile pointer to uint8_t
volatile uint8_t *volatile x; // x is a volatile pointer to volatile uint8_t

好的，但现在我需要对 静态数组 做同样的事情。我试过了：

volatile uint8_t x[10];  // Only the pointer is decleared as volatile
uint8_t volatile x[10];  // Same as above
volatile uint8_t *x3[10]; // Casting problems and errors when I do ...  
*x3[0] = 1; // ... something like this. Moreover, I do not know if this...
            // ... statement declares the uint8_t element as volatile

谢谢！

更新

好的，正如我应该使用的 cmets 中突出显示的那样：

volatile uint8_t x[10]

据我所知，问题不在于声明，而在于我的代码中此变量的使用。我将此元素传递给原型为：

static void functionName(uint8_t *buffer, uint32_t size);

我是这样调用函数的：

functionName(x, 10);

编译器报告：传递 'functionName' 的参数 1 会丢弃指针目标类型中的 'volatile' 限定符

无法更改函数原型，如何解决？

【问题讨论】：

首先，数组是不是指针。数组可以衰减为指向其第一个元素的指针，但它本身不是指针。其次，声明 volatile uint8_t x[10]; 将 x 声明为由 10 个 volatile uint8_t 元素组成的数组。
我建议您通过 typedef 来“澄清”您的想法，您可以在其中定义数据类型 'volatile uint8_t *'
如果您在传递函数参数时遇到问题，您可以更新您的问题以包含函数原型和错误消息。
如果不能更改原型，就不可能告诉functionName 对象是易失的。您可以复制要传递给functionName 的数据并将其传递。例如，分配一些内存或声明一个本地数组，将数据从x 复制到该内存中，然后将该内存传递给functionName。当然，那么functionName 将不会看到在执行functionName 期间发生的对x 的任何更改。您基本上将拥有x 的非易失性快照。如果functionName 更改了数据，则在完成后将临时数据复制回x。
要么你需要一个 volatile 数组，要么你不需要。你不能有一个“有时不稳定”或“稍微不稳定”的数组。如果你需要一个 volatile 数组，将它传递给一个没有 volatile 限定的函数是一个错误，因为这样做没有任何意义。

标签： c arrays volatile

【解决方案1】：

声明一个包含 10 个 uint8_t 类型的 volatile 元素的静态数组只需：

volatile uint8_t x[10];

请注意，这是一个数组的声明，在这一步中，它与指针无关。

注意：稍后在您的代码中，如果您使用 x，它可能会衰减为指向第一个 volatile 元素的指针，但在这种情况下，该指针将具有一个常量值，在链接步骤中给出。指向的值显然是不稳定的。

【讨论】：

实际上，当我使用：volatile uint8_t x[10] 时，编译器报告传递 'functionName' 的参数 1 会丢弃指针目标类型中的 'volatile' 限定符，其中参数 1 是 x。因此，它似乎是要声明为 volatile 的 [指向第一个元素的] 指针。
@igol 您还必须将volatile 添加到函数的参数列表中。否则函数无法知道它不能优化对该内存位置的访问。
@igol 我同意格哈德的观点。如果调用函数functionName(x)，那么函数的原型必须像void functionName(volatile uint8_t* ptr)，这样x指向的数据在函数代码中被认为是volatile。

【解决方案2】：

今天自己偶然发现了这个问题。变量可能“有时”是易变的。易失性意味着它的值可以在程序流程之外改变。通过并行线程或 ISR。现在，如果 ISR 是“意外”更改值的原因，则它不会在 ISR 本身内部意外更改。因此，对于 ISR，该变量不是易失的，禁用编译器优化会适得其反。如果我从 ISR 内部（并且仅从那里）调用函数，则该变量不是易失性的，我不想将指针传递给易失性，因为它会产生低效的代码。

对于这种情况，我找到的解决方案是有两个声明：

int a[x] = {};
volatile int * b = a;

现在外部世界使用 b（在头文件中全局声明）并将 b 指向的值视为 volatile，而 ISR（本地）定义两者并使用 a，将值视为非 volatile。

嗯，这是一个非常特殊的情况。一般来说，一个函数只看到函数参数声明。哪个是 volatile 或不是 volatile，因此函数将始终将参数视为 volatile 或始终视为不是。它不能根据传递参数的原始 volatile 限定符状态在两个可能完全不同的编译代码块之间自动切换。因此发出警告。

【讨论】：