使用 volatile 类成员进行中断处理

Question

让我们假设它是一些ARM控制器的嵌入式开发。 假设我们有一些变量，它可以从中断或“​​mainThread”分配 - （它是“主循环”还是 RTOS 线程）。 在 C 世界中，在这种情况下应该使用volatile关键字，代码可能如下所示：

/* Some subsystem .C file */
static volatile uint8_t state;

void on_main_thread(void) {
    state = 1;     /* Changing state in this context */
}

void on_interrupt(void) {
    state = 0;     /* Changing state from interrupt */
}

uint8_t get_state(void) {
    return state;  /* Getting the state in whatever context */
}

在这种情况下， volatile关键字是必不可少的。 现在我们公司把一些代码改写成C++，同样的子系统例子是这样的（我这里用enum来强调这个问题）

class SomeSubsystem
{
public:
    enum class States
    {
        Off,
        Idle,
        Up,
        Down,
    };


    States getState() const { return mState; }

    void onMainThread(void) {
           mState = States::Idle;     // Changing state in this context
    }

    // Somehow this function is called from the interrupt
    void onInterrupt(void) {
           mState = States::Up;     // Changing state from interrupt
    }
private:
    States mState;   // <-- Here! Volatile? 
//...
};

现在状态States mState应该是 volatile 因为它在不同的上下文之间共享。 但是，如果将其设置为 volatile ......那么volatile就像 C++ 类的瘟疫一样，并且必须使周围的一切都挥发掉。 像volatile enum class States 、 getState() volatile等。这对我来说不太好（我错了吗？）

所以。 在 C++ 中处理这种情况的正确方法是什么？

PS我会尝试将“这种情况”定义为：“可能使用来自不同上下文的类成员，如中断和正常代码执行”

Answer 1

如果您的程序中只需要 SomeSubsystem 的单个实例（我假设根据您发布的 c 代码进行假设），这可能会起作用。

如果您需要多个实例，那么也许您可以将 mState 修改为 States 数组或一些类似的结构。

class SomeSubsystem
{
public:
    enum class States
    {
        Off,
        Idle,
        Up,
        Down,
    };


    States getState() const { return mState; }

    void onMainThread(void) {
           mState = States::Idle;     // Changing state in this context
    }

    // Somehow this function is called from the interrupt
    void onInterrupt(void) {
           mState = States::Up;     // Changing state from interrupt
    }
// Make mState public in order to access it from the rest of your code
// Otherwise, keep it private and create static set/get functions
public:
    static volatile States mState;   // <-- Here! Volatile? 
//...
};

然后在某处定义 mState（例如在 SomeSubsystem.cpp 中）

volatile SomeSubsystem::States SomeSubsystem::mState = SomeSubsystem::States::Off;

现在您可以像这样从代码中的任何位置访问 mState

SomeSubsystem::mState = SomeSubsystem::States::Off;

Answer 2

我相信如果类对象本身是volatile你只需要volatile限定方法。 但是，如果您只是将相关成员变量设置为volatile ，我认为您不会有任何问题。 我已经成功地完成了这个（即它编译/运行） 类似于你想要实现的目标......例如：

class SomeSubsystem
{
public:
    ...
    void onMainThread(void); // no volatile qualification necessary
    void onInterrupt(void);  // "
private:
    States volatile mState;  // only make the relevant member variables volatile
}

SomeSubsystem aSubsystem;    // don't make the object volatile
...
aSubsystem.onMainThread();
aSubsystem.onInterrupt();