C语言中volatile关键字的学习

背景：

最近在学习STM32L152芯片，看到对应的HAL库中经常见到volatile关键字，对该关键字不是很明白，所以总结一下该关键字的使用。

学习内容记录：

volatile单词的意思：易变的。在学习volatile之前，先简单理解一下编译器的优化。如下例：

uint8_t i;

i=0;

i=1;

i=2;

这段程序中，编译器可能会认为只有i=2;这句才有意思，把i存储在某个寄存器中，当要使用i时从这个寄存器读取数据，若i由于中断或多线程而使i的变量地址的数据改变，那么读取i的值可能就不一致，进而导致程序运行错误。

volatile关键字就可以避免上述错误的出现，提高代码的鲁棒性，也体现了程序员必备的一种基本功。

volatile提醒编译器它后面所定义的变量随时都有可能改变，因此编译后的程序每次需要存储或读取这个变量的时候，都会直接从变量地址中读取数据。如果没有volatile关键字，则编译器可能优化读取和存储，可能暂时使用寄存器中的值，如果这个变量由别的程序更新了的话，将出现不一致的现象。

下面以stm32的HAL库中的例子继续讲解volatile关键字，如定时器结构体中寄存器的定义

继续go to definition of '_IO'如下；

可以看到_IO定义语句中后面的关键字，指明在寄存器的映射中，寄存器中的数据也是易改变的。

下面以一个实例说明volatile关键字的使用。

uint8_t Flag;

int main()

{

...

while(1)

{

if(Flag==1)

do();

}

}

void TIM_IRQHandler(void)
{
...
Flag=1;
}

上述函数的功能是当发生定时器的中断时，把Flag置1，while(1)循环中检测到Flag 的值改变为1，便会去执行自己的程序do();

需要注意的是，没有volatile也可能能正常运行，但是可能修改了编译器的优化级别之后就又不能正常运行了。因此经常会出现debug版本正常，但是release版本却不能正常的问题。所以为了安全起见，只要是等待别的程序修改某个变量的话，就加上volatile关键字。修改后的程序如下：

volatile uint8_t Flag;

int main()

{

...

while(1)

{

if(Flag==1)

do();

}

}

void TIM_IRQHandler(void)
{
...
Flag=1;
}

总结：

volatile 关键字提醒编译器定义的变量是易变的，编译后的程序每次需要存储或读取该变量时，会直接从变量地址读取数据。在中断或多线程中使用volatile关键字可以避免不同优化等级时程序出错，提高程序的鲁棒性。