volatile修飾符

就像你們更熟悉的const同樣，volatile是一個類型修飾符（type specifier）。它是被設計用來修飾被不一樣線程訪問和修改的變量。若是沒有volatile，基本上會致使這樣的結果：要麼沒法編寫多線程程序，要麼編譯器失去大量優化的機會。

1，做用

　　

volatile的做用： 做爲指令 關鍵字，確保本條指令不會因 編譯器的優化而省略，且要求每次直接讀值.

簡單地說就是防止 編譯器對代碼進行優化.好比以下程序：

1 XBYTE[2]=0x56;
2 XBYTE[2]=0x57;
3 XBYTE[2]=0x58;

對外部硬件而言，上述四條語句分別表示不一樣的操做，會產生四種不一樣的動做，可是編譯器卻會對上述四條語句進行優化，認爲只有XBYTE[2]=0x58（即忽略前三條語句，只產生一條機器代碼）。若是鍵入volatile，則編譯器會逐一的進行編譯併產生相應的機器代碼（產生四條代碼）.

2，幾個例子

一個定義爲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。精確地說就是，優化器在用到這個變量時必須每次都當心地從新讀取這個變量的值，而不是使用保存在 寄存器裏的備份。下面是volatile變量的幾個例子：

1）. 並行設備的硬件寄存器（如：狀態寄存器）

2）. 一箇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

這是區分C程序員和 嵌入式系統程序員的最基本的問題： 嵌入式系統程序員常常同硬件、中斷、RTOS等等打交道，全部這些都要求使用volatile變量。不懂得volatile內容將會帶來災難。

假設被面試者正確地回答了這是問題（嗯，懷疑是否會是這樣），我將稍微深究一下，看一下這傢伙是否是真正懂得volatile徹底的重要性。

1）. 一個參數既能夠是const還能夠是volatile嗎？解釋爲何。

2）. 一個指針能夠是volatile 嗎？解釋爲何。

3）. 下面的函數被用來計算某個整數的平方，它能實現預期設計目標嗎？若是不能，試回答存在什麼問題：

intsquare(volatileint*ptr)

{

return *ptr**ptr;

}

下面是答案：

1）. 是的。一個例子是隻讀的 狀態寄存器。它是volatile由於它可能被意想不到地改變。它是const由於程序不該該試圖去修改它。

2）. 是的。儘管這並不很常見。一個例子是當一箇中斷服務子程序修改一個指向一個buffer的 指針時。

3）. 這段代碼是個惡做劇。這段代碼的目的是用來返 指針*ptr指向值的平方，可是，因爲*ptr指向一個volatile型參數， 編譯器將產生相似下面的代碼：

intsquare(volatileint*ptr)

{

inta,b;

a=*ptr;

b=*ptr;

returna*b;

}

因爲*ptr的值可能在兩次取值語句之間發生改變，所以a和b多是不一樣的。結果，這段代碼可能返回的不是你所指望的平方值！正確的代碼以下：

longsquare(volatileint*ptr)

{

inta;

a=*ptr;

returna*a;

}

 

講講我的理解：

關鍵在於兩個地方：

⒈ 編譯器的優化（請高手幫我看看下面的理解）

在本次線程內，當讀取一個變量時，爲提升存取速度， 編譯器優化時有時會先把變量讀取到一個寄存器中；之後再取變量值時，就直接從寄存器中取值；

當 變量值在本線程裏改變時，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，從而形成 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，從而形成 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；一次會計爲了省事，沒有即時登記，用了之前登記的銀行卡號；恰好一個員工的銀行卡丟了，已掛失該銀行卡號；從而形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 在什麼狀況下會出現

1）. 並行設備的硬件寄存器

2）. 一箇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應該解釋爲「直接存取原始內存地址」比較合適，「易變的」這種解釋簡直有點誤導人；

「易變」是由於外在因素引發的，像多線程，中斷等，並非由於用volatile修飾了的 變量就是「易變」了，假如沒有外因，即便用volatile定義，它也不會變化；

而用volatile定義以後，其實這個 變量就不會因外於是變化了，能夠放心使用了； 你們看看前面那種解釋（易變的）是否是在誤導人

volatile 關鍵字是一種類型 修飾符，用它聲明的類型 變量表示能夠被某些 編譯器未知的因素更改，好比： 操做系統、硬件或者其它線程等。遇到這個 關鍵字聲明的 變量， 編譯器對訪問該變量的代碼就再也不進行優化，從而能夠提供對特殊地址的穩定訪問。

使用該 關鍵字的例子以下：

1	volatileintvint;

當要求使用volatile 聲明的變量的值的時候，系統老是從新從它所在的內存讀取數據，即便它前面的指令剛剛從該處讀取過數據。並且讀取的數據馬上被保存。

例如：

1 2 3

volatileinti=10; inta=i; //...

//其餘代碼，並未明確告訴 編譯器，對i進行過操做

1

intb=i;

volatile 指出 i是隨時可能發生變化的，每次使用它的時候必須從i的地址中讀取，於是 編譯器生成的彙編代碼會從新從i的地址讀取數據放在b中。而優化作法是，因爲 編譯器發現兩次從i讀數據的代碼之間的代碼沒有對i進行過操做，它會自動把上次讀的數據放在b中。而不是從新從i裏面讀。這樣一來，若是i是一個 寄存器變量或者表示一個端口數據就容易出錯，因此說volatile能夠保證對特殊地址的穩定訪問。

注意，在vc6中，通常調試模式沒有進行代碼優化，因此這個 關鍵字的做用看不出來。下面經過插入彙編代碼，測試有無volatile 關鍵字，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：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

#include<stdio.h> voidmain(intargc, char *argv[]) { inti=10; inta=i; printf ( "i=%d" ,a); //下面彙編語句的做用就是改變內存中i的值，可是又不讓編譯器知道 __asm { movdwordptr[ebp-4],20h } intb=i; printf ( "i=%d" ,b); }

而後，在調試版本模式運行程序，輸出結果以下：

i = 10

i = 32

而後，在release版本模式運行程序，輸出結果以下：

i = 10

i = 10

輸出的結果明顯代表，release模式下， 編譯器對代碼進行了優化，第二次沒有輸出正確的i值。下面，咱們把 i的聲明加上volatile 關鍵字，看看有什麼變化：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

#include<stdio.h> voidmain(intargc, char *argv[]) { volatileinti=10; inta=i; printf ( "i=%d" ,a); __asm { movdwordptr[ebp-4],20h } intb=i; printf ( "i=%d" ,b); }

分別在調試版本和release版本運行程序，輸出都是：

i = 10

i = 32

這說明這個 關鍵字發揮了它的做用！

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volatile對應的變量可能在你的程序自己不知道的狀況下發生改變

好比多線程的程序，共同訪問的內存當中，多個程序均可以操縱這個 變量

你本身的程序，是沒法斷定什麼時候這個 變量會發生變化

還好比，他和一個外部設備的某個狀態對應，當外部設備發生操做的時候，經過 驅動程序和中斷事件，系統改變了這個 變量的數值，而你的程序並不知道。

對於volatile類型的 變量，系統每次用到他的時候都是直接從對應的內存當中提取，而不會利用cache當中的原有數值，以適應它的未知什麼時候會發生的變化，系統對這種變量的處理不會作優化——顯然也是由於它的數值隨時均可能變化的狀況。

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典型的例子

1	for (inti=0;i<100000;i++);

這個語句用來測試空循環的速度的

可是 編譯器確定要把它優化掉，根本就不執行

若是你寫成

1	for (volatileinti=0;i<100000;i++);

它就會執行了

volatile的本意是「易變的」

因爲訪問 寄存器的速度要快過RAM，因此 編譯器通常都會做減小存取外部RAM的優化。好比：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

staticinti=0; intmain( void ) { //... while (1) { if (i)dosomething(); } } /*Interruptserviceroutine.*/ voidISR_2( void ){i=1;}

程序的本意是但願ISR_2中斷產生時，在main當中調用dosomething函數，可是，因爲編譯器判斷在 main函數裏面沒有修改過i，所以

可能只執行一次對從i到某 寄存器的讀操做，而後每次if判斷都只使用這個寄存器裏面的「i副本」，致使dosomething永遠也不會被

調用。若是將 變量加上volatile修飾，則 編譯器保證對此變量的讀寫操做都不會被優化（確定執行）。此例中i也應該如此說明。

3，使用的地方

 

通常說來，volatile用在以下的幾個地方：

一、 中斷服務程序中修改的供其它程序檢測的 變量須要加volatile；

二、多任務環境下各任務間共享的標誌應該加volatile；

三、 存儲器映射的硬件寄存器一般也要加volatile說明，由於每次對它的讀寫均可能有不一樣意義；

另外，以上這幾種狀況常常還要同時考慮數據的完整性（相互關聯的幾個標誌讀了一半被打斷了重寫），在1中能夠經過關中斷來實現，2 中能夠禁止任務調度，3中則只能依靠硬件的良好設計了。