C語言是我們經(jīng)常需要用到的語言，C語言中的類型修飾符Volatile大家知道怎么使用嗎？

volatile是一個類型修飾符（type specifier）.volatile的作用是作為指令關(guān)鍵字，確保本條指令不會因編譯器的優(yōu)化而省略，且要求每次直接讀值。volatile的變量是說這變量可能會被意想不到地改變，這樣，編譯器就不會去假設這個變量的值了。

一般說來，volatile用在如下的幾個地方：

1、中斷服務程序中修改的供其它程序檢測的變量需要加volatile；

2、多任務環(huán)境下各任務間共享的標志應該加volatile；

3、存儲器映射的硬件寄存器通常也要加volatile說明，因為每次對它的讀寫都可能有不同意義；

另外，以上這幾種情況經(jīng)常還要同時考慮數(shù)據(jù)的完整性（相互關(guān)聯(lián)的幾個標志讀了一半被打斷了重寫），在1中可以通過關(guān)中斷來實現(xiàn)，2 中可以禁止任務調(diào)度，3中則只能依靠硬件的良好設計了。

volatile關(guān)鍵字是一種類型修飾符，用它聲明的類型變量表示可以被某些編譯器未知的因素更改，比如 操作系統(tǒng)、硬件或者其它線程等。遇到這個關(guān)鍵字聲明的變量，編譯器對訪問該變量的代碼就不再進行 優(yōu)化，從而可以提供對特殊地址的穩(wěn)定訪問。

volatile區(qū)分C程序員和嵌入式系統(tǒng)程序員的最基本的問題。搞嵌入式的家伙們經(jīng)常同硬件、中斷、RTOS等等打交道，所有這些都要求用到volatile變量。不懂得volatile的內(nèi)容將會帶來災難。 int volatile nVint; 當要求使用volatile 聲明的變量的值時，系統(tǒng)總是重新從它所在的內(nèi)存讀取數(shù)據(jù)，即使它前面的指令剛剛從該處讀取過數(shù)據(jù)。而且讀取的數(shù)據(jù)立刻被保存。 由于訪問寄存器的速度要快過RAM，所以編譯器一般都會作減少存取外部RAM的優(yōu)化，對于變量， 編譯器發(fā)現(xiàn)兩次從i讀數(shù)據(jù)的代碼之間的代碼沒有對i進行過操作，它會自動把上次讀的數(shù)據(jù)放在b中。而不是重新從i里面讀取。

這樣以來，如果i是一個寄存器變量或者表示一個端口數(shù)據(jù)就容易出錯，所以說volatile可以保證對特殊地址的穩(wěn)定訪問。

volatile 指出 i是隨時可能發(fā)生變化的，每次使用它的時候必須從i的地址中讀取。

?;存儲器映射的硬件寄存器通常也要加volatile說明，因為每次對它的讀寫都可能由不同意義，如并行設備的硬件寄存器（如：狀態(tài)寄存器），

?;中斷服務程序中修改的供其它程序檢測的變量需要加volatile，如一個中斷服務子程序中會訪問到的非自動變量（Non-automatic variables），

?;多任務環(huán)境下各任務間共享的數(shù)據(jù)，如多線程應用中被幾個任務共享的變量。

Volatile例子

簡單地說就是防止編譯器對代碼進行優(yōu)化。比如如下程序：

XBYTE［2］=0x55;

XBYTE［2］=0x56;

XBYTE［2］=0x57;

XBYTE［2］=0x58;

對外部硬件而言，上述四條語句分別表示不同的操作，會產(chǎn)生四種不同的動作，但是編譯器卻會對上述四條語句進行優(yōu)化，認為只有XBYTE［2］=0x58（即忽略前三條語句，只產(chǎn)生一條機器代碼）。如果鍵入volatile，則編譯器會逐一地進行編譯并產(chǎn)生相應的機器代碼（產(chǎn)生四條代碼）。

精確地說就是，優(yōu)化器在用到這個變量時必須每次都小心地重新讀取這個變量的值，而不是使用保存在寄存器里的備份。下面是volatile變量的幾個例子：1）并行設備的硬件寄存器（如：狀態(tài)寄存器）2）一個中斷服務子程序中會訪問到的非自動變量（Non-automatic variables）3）多線程應用中被幾個任務共享的變量這是區(qū)分C程序員和嵌入式系統(tǒng)程序員的最基本的問題：嵌入式系統(tǒng)程序員經(jīng)常同硬件、中斷、RTOS等等打交道，所有這些都要求使用volatile變量。不懂得volatile內(nèi)容將會帶來災難。假設被面試者正確地回答了這個問題（嗯，懷疑是否會是這樣），我將稍微深究一下，看一下這家伙是不是真正懂得volatile完全的重要性。1）一個參數(shù)既可以是const還可以是volatile嗎？解釋為什么。2）一個指針可以是volatile 嗎？解釋為什么。3）下面的函數(shù)被用來計算某個整數(shù)的平方，它能實現(xiàn)預期設計目標嗎？如果不能，試回答存在什么問題：

int square（volatile int *ptr）

{

return （（*ptr） * （*ptr））;

}

下面是答案：1）是的。一個例子是只讀的狀態(tài)寄存器。它是volatile因為它可能被意想不到地改變。它是const因為程序不應該試圖去修改它。2）是的。盡管這并不很常見。一個例子是當一個中斷服務子程序修改一個指向一個buffer的指針時。3）這段代碼是個惡作劇。這段代碼的目的是用來返指針*ptr指向值的平方，但是，由于*ptr指向一個volatile型參數(shù)，編譯器將產(chǎn)生類似下面的代碼：

int square（volatile int* &ptr）//這里參數(shù)應該申明為引用，不然函數(shù)體里只會使用副本，外部沒法更改

{

int a，b;

a = *ptr;

b = *ptr;

return a*b;

}

由于*ptr的值可能在兩次取值語句之間發(fā)生改變，因此a和b可能是不同的。結(jié)果，這段代碼可能返回的不是你所期望的平方值！正確的代碼如下：

long square（volatile int*ptr）

{

int a;

a = *ptr;

return a*a;

}

講講個人理解：關(guān)鍵在于兩個地方：⒈編譯器的優(yōu)化（請高手幫我看看下面的理解）在本次線程內(nèi)，當讀取一個變量時，為提高存取速度，編譯器優(yōu)化時有時會先把變量讀取到一個寄存器中；以后再取變量值時，就直接從寄存器中取值；當變量值在本線程里改變時，會同時把變量的新值copy到該寄存器中，以便保持一致當變量在因別的線程等而改變了值，該寄存器的值不會相應改變，從而造成應用程序讀取的值和實際的變量值不一致當該寄存器在因別的線程等而改變了值，原變量的值不會改變，從而造成應用程序讀取的值和實際的變量值不一致舉一個不太準確的例子：發(fā)薪資時，會計每次都把員工叫來登記他們的銀行卡號；一次會計為了省事，沒有即時登記，用了以前登記的銀行卡號；剛好一個員工的銀行卡丟了，已掛失該銀行卡號；從而造成該員工領不到工資員工 －－ 原始變量地址銀行卡號 －－ 原始變量在寄存器的備份⒉ 在什么情況下會出現(xiàn)1）并行設備的硬件寄存器2）一個中斷服務子程序中會訪問到的非自動變量（Non-automatic variables）3）多線程應用中被幾個任務共享的變量補充：volatile應該解釋為“直接存取原始內(nèi)存地址”比較合適，“易變的”這種解釋簡直有點誤導人；“易變”是因為外在因素引起的，像多線程，中斷等，并不是因為用volatile修飾了的變量就是“易變”了，假如沒有外因，即使用volatile定義，它也不會變化；而用volatile定義之后，其實這個變量就不會因外因而變化了，可以放心使用了； 大家看看前面那種解釋（易變的）是不是在誤導人volatile關(guān)鍵字是一種類型修飾符，用它聲明的類型變量表示可以被某些編譯器未知的因素更改，比如：操作系統(tǒng)、硬件或者其它線程等。遇到這個關(guān)鍵字聲明的變量，編譯器對訪問該變量的代碼就不再進行優(yōu)化，從而可以提供對特殊地址的穩(wěn)定訪問。使用該關(guān)鍵字的例子如下：

volatile int vint;

當要求使用volatile 聲明的變量的值的時候，系統(tǒng)總是重新從它所在的內(nèi)存讀取數(shù)據(jù)，即使它前面的指令剛剛從該處讀取過數(shù)據(jù)。而且讀取的數(shù)據(jù)立刻被保存。例如：

volatile int i=10;

int a=i;

//。。。

//其他代碼，并未明確告訴編譯器，對i進行過操作

1int b=i;

volatile 指出 i是隨時可能發(fā)生變化的，每次使用它的時候必須從i的地址中讀取，因而編譯器生成的匯編代碼會重新從i的地址讀取數(shù)據(jù)放在b中。而優(yōu)化做法是，由于編譯器發(fā)現(xiàn)兩次從i讀數(shù)據(jù)的代碼之間的代碼沒有對i進行過操作，它會自動把上次讀的數(shù)據(jù)放在b中。而不是重新從i里面讀。這樣一來，如果i是一個寄存器變量或者表示一個端口數(shù)據(jù)就容易出錯，所以說volatile可以保證對特殊地址的穩(wěn)定訪問。注意，在vc6中，一般調(diào)試模式?jīng)]有進行代碼優(yōu)化，所以這個關(guān)鍵字的作用看不出來。下面通過插入?yún)R編代碼，測試有無volatile關(guān)鍵字，對程序最終代碼的影響：首先，用classwizard建一個win32 console工程，插入一個voltest.cpp文件，輸入下面的代碼：

#include《stdio.h》

void main（int argc，char *argv［］）

{

int i = 10;

int a = i;

printf（“i=%d”，a）;

//下面匯編語句的作用就是改變內(nèi)存中i的值，但是又不讓編譯器知道

__asm

{

mov dword ptr［ebp-4］，20h

}

int b = i;

printf（“i=%d”，b）;

}

然后，在調(diào)試版本模式運行程序，輸出結(jié)果如下：i = 10i = 32然后，在release版本模式運行程序，輸出結(jié)果如下：i = 10i = 10輸出的結(jié)果明顯表明，release模式下，編譯器對代碼進行了優(yōu)化，第二次沒有輸出正確的i值。下面，我們把 i的聲明加上volatile關(guān)鍵字，看看有什么變化：

#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）;

}

分別在調(diào)試版本和release版本運行程序，輸出都是：i = 10

i = 32這說明這個關(guān)鍵字發(fā)揮了它的作用！

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volatile對應的變量可能在你的程序本身不知道的情況下發(fā)生改變比如多線程的程序，共同訪問的內(nèi)存當中，多個程序都可以操縱這個變量你自己的程序，是無法判定何時這個變量會發(fā)生變化還比如，他和一個外部設備的某個狀態(tài)對應，當外部設備發(fā)生操作的時候，通過驅(qū)動程序和中斷事件，系統(tǒng)改變了這個變量的數(shù)值，而你的程序并不知道。對于volatile類型的變量，系統(tǒng)每次用到他的時候都是直接從對應的內(nèi)存當中提取，而不會利用cache當中的原有數(shù)值，以適應它的未知何時會發(fā)生的變化，系統(tǒng)對這種變量的處理不會做優(yōu)化——顯然也是因為它的數(shù)值隨時都可能變化的情況。

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典型的例子

for（int i=0; i《100000; i++）;

這個語句用來測試空循環(huán)的速度的但是編譯器肯定要把它優(yōu)化掉，根本就不執(zhí)行如果你寫成

for（volatile int i=0; i《100000; i++）;

它就會執(zhí)行了volatile的本意是“易變的”由于訪問寄存器的速度要快過RAM，所以編譯器一般都會作減少存取外部RAM的優(yōu)化。比如：

static int i = 0;

int main（void）

{

//。。。

while（1）

{

if（i）

dosomething（）;

}

}

/*Interruptserviceroutine.*/

void ISR_2（void）

{

i=1;

}

程序的本意是希望ISR_2中斷產(chǎn)生時，在main當中調(diào)用dosomething函數(shù)，但是，由于編譯器判斷在main函數(shù)里面沒有修改過i，因此可能只執(zhí)行一次對從i到某寄存器的讀操作，然后每次if判斷都只使用這個寄存器里面的“i副本”，導致dosomething永遠也不會被調(diào)用。如果將變量加上volatile修飾，則編譯器保證對此變量的讀寫操作都不會被優(yōu)化（肯定執(zhí)行）。此例中i也應該如此說明。