volatile关键字详解

作用

　　volatile的作用是： 作为指令关键字，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.比如如下程序：

XBYTE[2]=0x55;XBYTE[2]=0x56;XBYTE[2]=0x57;XBYTE[2]=0x58;

　　对外部硬件而言，上述四条语句分别表示不同的操作，会产生四种不同的动作，但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）。如果键入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）.

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小心地重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：嵌入式系统程序员经常同硬件、中断、RTOS等等打交道，所有这些都要求使用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个问题（嗯，怀疑是否会是这样），我将稍微深究一下，看一下这家伙是不是真正懂得volatile完全的重要性。
　　1）. 一个参数既可以是const还可以是volatile吗？解释为什么。
　　2）. 一个指针可以是volatile 吗？解释为什么。
　　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？如果不能，试回答存在什么问题：
　　

int square(volatile int *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因为它可能被意想不到地改变。它是const因为程序不应该试图去修改它。
　　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）. 这段代码是个恶作剧。这段代码的目的是用来返指针*ptr指向值的平方，但是，由于*ptr指向一个volatile型参数，编译器将产生类似下面的代码：
　　

int square(volatile int* &ptr)//这里参数应该申明为引用，不然函数体里只会使用副本，外部没法更改{    int a,b;    a = *ptr;    b = *ptr;    return a*b;}

　　由于*ptr的值可能在两次取值语句之间发生改变，因此a和b可能是不同的。结果，这段代码可能返回的不是你所期望的平方值！正确的代码如下：
　　

long square(volatile int*ptr){    int a;    a = *ptr;    return a*a;}

讲讲个人理解：
关键在于两个地方：
1. 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，为提高存取速度，编译器优化时有时会先把变量读取到一个寄存器中；以后再取变量值时，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，从而造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，从而造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，用了以前登记的银行卡号；刚好一个员工的银行卡丢了，已挂失该银行卡号；从而造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
2. 在什么情况下会出现
　　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”是因为外在因素引起的，像多线程，中断等，并不是因为用volatile修饰了的变量就是“易变”了，假如没有外因，即使用volatile定义，它也不会变化；
　　而用volatile定义之后，其实这个变量就不会因外因而变化了，可以放心使用了； 大家看看前面那种解释（易变的）是不是在误导人
　　volatile关键字是一种类型修饰符，用它声明的类型变量表示可以被某些编译器未知的因素更改，比如：操作系统、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不再进行优化，从而可以提供对特殊地址的稳定访问。
　　
　　使用该关键字的例子如下：

volatile int vint;

　　当要求使用volatile 声明的变量的值的时候，系统总是重新从它所在的内存读取数据，即使它前面的指令刚刚从该处读取过数据。而且读取的数据立刻被保存。
例如：

volatile int i=10;int a=i;//...//其他代码，并未明确告诉编译器，对i进行过操作1int b=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，因而编译器生成的汇编代码会重新从i的地址读取数据放在b中。而优化做法是，由于编译器发现两次从i读数据的代码之间的代码没有对i进行过操作，它会自动把上次读的数据放在b中。而不是重新从i里面读。这样一来，如果i是一个寄存器变量或者表示一个端口数据就容易出错，所以说volatile可以保证对特殊地址的稳定访问。
　　注意，在vc6中，一般调试模式没有进行代码优化，所以这个关键字的作用看不出来。下面通过插入汇编代码，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：

#include<stdio.h>void main(int argc,char *argv[]){    int i = 10;    int a = i;    printf("i=%d",a);    //下面汇编语句的作用就是改变内存中i的值，但是又不让编译器知道    __asm    {        mov dword ptr[ebp-4],20h    }    int b = i;    printf("i=%d",b);}

然后，在调试版本模式运行程序，输出结果如下：
　　i = 10
　　i = 32
然后，在release版本模式运行程序，输出结果如下：
　　i = 10
　　i = 10
输出的结果明显表明，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，我们把 i的声明加上volatile关键字，看看有什么变化：

#include<stdio.h>void main(int argc,char *argv[]){    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作用！
详见百度百科
http://baike.baidu.com/link?url=QpRNk0SFMBMeM3F2iMSk9WSeU3A6e-xt-uQDERfIO9Wbr4XnO8Wp_djKBqkyIWWBN9dQnYee6ONtWg-d9jE_rOIf-Xmi4n-VnGdjJzdgq_C#2