C语言的volatile关键字分析

Volatile的含义和作用

volatile是易变的,不稳定的意思.volatile关键字和const一样是一种类型修饰符,用它修饰的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、硬件或者其他线程等。对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。

VC+在产生release版可执行码时会进行编译优化（debug版则不会优化），加volatile关键字的变量有关的运算，将不进行编译优化。

下面看个例子：

int i=10;

int j=i;       /在/语句1

int k=i;      //语句2

此时编译器对代码进行优化，因为在1,2语句中i没有被用作左值（没有被赋值）。这时候编译器认为i的值没有发生变化，所以在语句1时从内存中取出i的值赋给j之后，这个值并没有丢掉，而是备份在寄存器里，而在语句2时继续使用这个值给k赋值。编译器不会生成汇编代码重新从内存中取i的值，这样提高了效率。注意：语句1,2之间确认i没有被用作左值才行。     

另一个例子：

Volatile  int i=10;

int j=i;       //语句3

int k=i;      //语句4

volatile关键字告诉编译器，i是随时可能发生变化的，每次使用它的时候必须从内存中去除i的值，因而编译器生成的汇编代码会重新从i的地址处读取数据放在k中。这样，若i是一个寄存器变量，表示一个端口数据或者是多个线程的共享数据，那么就容易出错，所以说volatile可以保证对特殊地址的稳定访问。（注意：在vc++6.0中，一般debug模式没有进行代码优化，所以这个关键字的作用有时候可能看不出来。）

 

volatile的总结

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变量的几个应用例子： 
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 
回答不出这个问题的人是不会被雇佣的。这是区分C程序员和嵌入式系统程序员的最基本的问题。搞嵌入式的程序员经常同硬件、中断、RTOS等等打交道，所有这些都要求用到volatile变量。不懂得volatile的内容将会带来灾难。假设被面试者正确地回答了这是问题，我将稍微深究一下，看一下这家伙是不是直正懂得volatile完全的重要性。

深入研究volatile

深究volatile我们从几个问题入手：

1)   一个变量既可以是const又可以是volatile吗？

Const volatile int i=10;

这段代码的i是什么属性呢？

解释：i是const属性，因为编译器认为const优先，const与volatile调换位置仍然是const优先。

2)   指针可以是volatile吗？

可以是。如当一个中断服务子程序修改一个指向一个buffer的指针时。

3)   下面的函数有什么错误：

int queare(volatile int *ptr)

{

       return*ptr * *ptr;

}

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) 
{ 
       inta,b; 
       a =*ptr; 
       b =*ptr; 
       returna * b; 
} 
由于*ptr的值可能被意想不到地该变，因此a和b可能是不同的。结果，这段代码可能返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; 
      returna * a; 
} 

 Volatile的用法

 Volatile的用法总结起来主要有两点：

一：告诉compiler不能做任何优化

   比如要往某一地址送两指令： 
   int *ip =...; //设备地址 
   *ip = 1; //第一个指令 
   *ip = 2; //第二个指令 
   以上程序compiler可能做优化而成： 
   int *ip = ...; 
   *ip = 2; 
   结果第一个指令丢失。如果用volatile,compiler就不允许做任何的优化，从而保证程序的原意： 
   volatile int *ip = ...; 
   *ip = 1; 
   *ip = 2; 
   即使你要compiler做优化，它也不会把两次付值语句间化为一。它只能做其它的优化。这对device driver程序员很有用。

二：表示用volatile定义的变量会在程序外被改变,每次都必须从内存中读取，而不能把他放在cache或寄存器中重复使用。

   如  volatile char a;   
          a=0; 
          while(!a){ 
           //do some things;   
          }   
          doother(); 
   如果没有 volatile doother()不会被执行