volatile修饰符

就像你们更熟悉的const同样，volatile是一个类型修饰符（type specifier）。它是被设计用来修饰被不一样线程访问和修改的变量。若是没有volatile，基本上会致使这样的结果：要么没法编写多线程程序，要么编译器失去大量优化的机会。

1，做用

　　

volatile的做用： 做为指令 关键字，确保本条指令不会因 编译器的优化而省略，且要求每次直接读值.

简单地说就是防止 编译器对代码进行优化.好比以下程序：

1 XBYTE[2]=0x56;
2 XBYTE[2]=0x57;
3 XBYTE[2]=0x58;

对外部硬件而言，上述四条语句分别表示不一样的操做，会产生四种不一样的动做，可是编译器却会对上述四条语句进行优化，认为只有XBYTE[2]=0x58（即忽略前三条语句，只产生一条机器代码）。若是键入volatile，则编译器会逐一的进行编译并产生相应的机器代码（产生四条代码）.

2，几个例子

一个定义为volatile的 变量是说这变量可能会被意想不到地改变，这样， 编译器就不会去假设这个变量的值了。精确地说就是，优化器在用到这个变量时必须每次都当心地从新读取这个变量的值，而不是使用保存在 寄存器里的备份。下面是volatile变量的几个例子：

1）. 并行设备的硬件寄存器（如：状态寄存器）

2）. 一个中断服务子程序中会访问到的非自动变量（Non-automatic variables)

3）. 多线程应用中被几个任务共享的变量

这是区分C程序员和 嵌入式系统程序员的最基本的问题： 嵌入式系统程序员常常同硬件、中断、RTOS等等打交道，全部这些都要求使用volatile变量。不懂得volatile内容将会带来灾难。

假设被面试者正确地回答了这是问题（嗯，怀疑是否会是这样），我将稍微深究一下，看一下这家伙是否是真正懂得volatile彻底的重要性。

1）. 一个参数既能够是const还能够是volatile吗？解释为何。

2）. 一个指针能够是volatile 吗？解释为何。

3）. 下面的函数被用来计算某个整数的平方，它能实现预期设计目标吗？若是不能，试回答存在什么问题：

intsquare(volatileint*ptr)

{

return *ptr**ptr;

}

下面是答案：

1）. 是的。一个例子是只读的 状态寄存器。它是volatile由于它可能被意想不到地改变。它是const由于程序不该该试图去修改它。

2）. 是的。尽管这并不很常见。一个例子是当一个中断服务子程序修改一个指向一个buffer的 指针时。

3）. 这段代码是个恶做剧。这段代码的目的是用来返 指针*ptr指向值的平方，可是，因为*ptr指向一个volatile型参数， 编译器将产生相似下面的代码：

intsquare(volatileint*ptr)

{

inta,b;

a=*ptr;

b=*ptr;

returna*b;

}

因为*ptr的值可能在两次取值语句之间发生改变，所以a和b多是不一样的。结果，这段代码可能返回的不是你所指望的平方值！正确的代码以下：

longsquare(volatileint*ptr)

{

inta;

a=*ptr;

returna*a;

}

 

讲讲我的理解：

关键在于两个地方：

⒈ 编译器的优化（请高手帮我看看下面的理解）

在本次线程内，当读取一个变量时，为提升存取速度， 编译器优化时有时会先把变量读取到一个寄存器中；之后再取变量值时，就直接从寄存器中取值；

当 变量值在本线程里改变时，会同时把变量的新值copy到该寄存器中，以便保持一致

当 变量在因别的线程等而改变了值，该寄存器的值不会相应改变，从而形成 应用程序读取的值和实际的变量值不一致

当该 寄存器在因别的线程等而改变了值，原 变量的值不会改变，从而形成 应用程序读取的值和实际的变量值不一致

举一个不太准确的例子：

发薪资时，会计每次都把员工叫来登记他们的银行卡号；一次会计为了省事，没有即时登记，用了之前登记的银行卡号；恰好一个员工的银行卡丢了，已挂失该银行卡号；从而形成该员工领不到工资

员工 －－ 原始 变量地址

银行卡号 －－ 原始 变量在寄存器的备份

⒉ 在什么状况下会出现

1）. 并行设备的硬件寄存器

2）. 一个中断服务子程序中会访问到的非自动变量（Non-automatic variables)

3）. 多线程应用中被几个任务共享的变量

补充：volatile应该解释为“直接存取原始内存地址”比较合适，“易变的”这种解释简直有点误导人；

“易变”是由于外在因素引发的，像多线程，中断等，并非由于用volatile修饰了的 变量就是“易变”了，假如没有外因，即便用volatile定义，它也不会变化；

而用volatile定义以后，其实这个 变量就不会因外于是变化了，能够放心使用了； 你们看看前面那种解释（易变的）是否是在误导人

volatile 关键字是一种类型 修饰符，用它声明的类型 变量表示能够被某些 编译器未知的因素更改，好比： 操做系统、硬件或者其它线程等。遇到这个 关键字声明的 变量， 编译器对访问该变量的代码就再也不进行优化，从而能够提供对特殊地址的稳定访问。

使用该 关键字的例子以下：

1	volatileintvint;

当要求使用volatile 声明的变量的值的时候，系统老是从新从它所在的内存读取数据，即便它前面的指令刚刚从该处读取过数据。并且读取的数据马上被保存。

例如：

1 2 3

volatileinti=10; inta=i; //...

//其余代码，并未明确告诉 编译器，对i进行过操做

1

intb=i;

volatile 指出 i是随时可能发生变化的，每次使用它的时候必须从i的地址中读取，于是 编译器生成的汇编代码会从新从i的地址读取数据放在b中。而优化作法是，因为 编译器发现两次从i读数据的代码之间的代码没有对i进行过操做，它会自动把上次读的数据放在b中。而不是从新从i里面读。这样一来，若是i是一个 寄存器变量或者表示一个端口数据就容易出错，因此说volatile能够保证对特殊地址的稳定访问。

注意，在vc6中，通常调试模式没有进行代码优化，因此这个 关键字的做用看不出来。下面经过插入汇编代码，测试有无volatile 关键字，对程序最终代码的影响：

首先，用classwizard建一个win32 console工程，插入一个voltest.cpp文件，输入下面的代码：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

#include<stdio.h> voidmain(intargc, char *argv[]) { inti=10; inta=i; printf ( "i=%d" ,a); //下面汇编语句的做用就是改变内存中i的值，可是又不让编译器知道 __asm { movdwordptr[ebp-4],20h } intb=i; printf ( "i=%d" ,b); }

而后，在调试版本模式运行程序，输出结果以下：

i = 10

i = 32

而后，在release版本模式运行程序，输出结果以下：

i = 10

i = 10

输出的结果明显代表，release模式下， 编译器对代码进行了优化，第二次没有输出正确的i值。下面，咱们把 i的声明加上volatile 关键字，看看有什么变化：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

#include<stdio.h> voidmain(intargc, char *argv[]) { volatileinti=10; inta=i; printf ( "i=%d" ,a); __asm { movdwordptr[ebp-4],20h } intb=i; printf ( "i=%d" ,b); }

分别在调试版本和release版本运行程序，输出都是：

i = 10

i = 32

这说明这个 关键字发挥了它的做用！

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volatile对应的变量可能在你的程序自己不知道的状况下发生改变

好比多线程的程序，共同访问的内存当中，多个程序均可以操纵这个 变量

你本身的程序，是没法断定什么时候这个 变量会发生变化

还好比，他和一个外部设备的某个状态对应，当外部设备发生操做的时候，经过 驱动程序和中断事件，系统改变了这个 变量的数值，而你的程序并不知道。

对于volatile类型的 变量，系统每次用到他的时候都是直接从对应的内存当中提取，而不会利用cache当中的原有数值，以适应它的未知什么时候会发生的变化，系统对这种变量的处理不会作优化——显然也是由于它的数值随时均可能变化的状况。

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典型的例子

1	for (inti=0;i<100000;i++);

这个语句用来测试空循环的速度的

可是 编译器确定要把它优化掉，根本就不执行

若是你写成

1	for (volatileinti=0;i<100000;i++);

它就会执行了

volatile的本意是“易变的”

因为访问 寄存器的速度要快过RAM，因此 编译器通常都会做减小存取外部RAM的优化。好比：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

staticinti=0; intmain( void ) { //... while (1) { if (i)dosomething(); } } /*Interruptserviceroutine.*/ voidISR_2( void ){i=1;}

程序的本意是但愿ISR_2中断产生时，在main当中调用dosomething函数，可是，因为编译器判断在 main函数里面没有修改过i，所以

可能只执行一次对从i到某 寄存器的读操做，而后每次if判断都只使用这个寄存器里面的“i副本”，致使dosomething永远也不会被

调用。若是将 变量加上volatile修饰，则 编译器保证对此变量的读写操做都不会被优化（确定执行）。此例中i也应该如此说明。

3，使用的地方

 

通常说来，volatile用在以下的几个地方：

一、 中断服务程序中修改的供其它程序检测的 变量须要加volatile；

二、多任务环境下各任务间共享的标志应该加volatile；

三、 存储器映射的硬件寄存器一般也要加volatile说明，由于每次对它的读写均可能有不一样意义；

另外，以上这几种状况常常还要同时考虑数据的完整性（相互关联的几个标志读了一半被打断了重写），在1中能够经过关中断来实现，2 中能够禁止任务调度，3中则只能依靠硬件的良好设计了。