C语言中的volatile

volatile

volatile是一个类型修饰符（type specifier），就像大家更熟悉的const一样，它是被设计用来修饰被不同线程访问和修改的变量。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。
作用

简单地说就是防止编译器对代码进行优化。比如如下程序：

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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，则编译器会逐一地进行编译并产生相应的机器代码（产生四条代码）
应用

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：

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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：

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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：

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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：

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

⒉ 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