C語言中volatile關鍵字的做用

一.前言
　編譯器優化介紹：

　　因爲內存訪問速度遠不及CPU處理速度，爲提升機器總體性能，

1）在硬件上：  引入硬件高速緩存Cache，加速對內存的訪問。另外在現代CPU中指令的執行並不必定嚴格按照順序執行，沒有相關性的指令能夠亂序執行，以充分利用CPU的指令流水線，提升執行速度。

2）軟件一級的優化：一種是在編寫代碼時由程序員優化，另外一種是由編譯器進行優化。編譯器優化經常使用的方法有：將內存變量緩存到寄存器。

因爲訪問寄存器要比訪問內存單元快的多，編譯器在存取變量時，爲提升存取速度，編譯器優化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。但在不少狀況下會讀取到髒數據，嚴重影響程序的運行效果。

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二.volatile詳解

1.原理做用：

　　Volatile意思是「易變的」，應該解釋爲「直接存取原始內存地址」比較合適。 

　　「易變」是由於外在因素引發的，像多線程，中斷等；

　　C語言書籍這樣定義volatile關鍵字：volatile提醒編譯器它後面所定義的變量隨時都有可能改變，所以編譯後的程序每次須要存儲或讀取這個變量的時候，告訴編譯器對該變量不作優化，都會直接從變量內存地址中讀取數據，從而能夠提供對特殊地址的穩定訪問。。若是沒有volatile關鍵字，則編譯器可能優化讀取和存儲，可能暫時使用寄存器中的值，若是這個變量由別的程序更新了的話，將出現不一致的現象。（簡潔的說就是：volatile關鍵詞影響編譯器編譯的結果，用volatile聲明的變量表示該變量隨時可能發生變化，與該變量有關的運算，不要進行編譯優化，以避免出錯）

2.通常用處：

　　通常說來，volatile用在以下的幾個地方： 
　　1） 中斷服務程序中修改的供其它程序檢測的變量，須要加volatile； 

　　當變量在觸發某中斷程序中修改，而編譯器判斷主函數裏面沒有修改該變量，所以可能只執行一次從內存到某寄存器的讀操做，然後每次只會從該寄存器中讀取變量副本，使得中斷程序的操做被短路。
　　2） 多任務環境下各任務間共享的標誌，應該加volatile； 

　　在本次線程內, 當讀取一個變量時，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；當內存變量或寄存器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 。
　　3） 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由不一樣意義；

　　假設要對一個設備進行初始化，此設備的某一個寄存器爲0xff800000。for(i=0;i< 10;i++)  *output = i;前面循環半天都是廢話，對最後的結果毫無影響，由於最終只是將output這個指針賦值爲9，省略了對該硬件IO端口反覆讀的操做。

3.幾個問題

 　　1)一個參數既能夠是const還能夠是volatile嗎？

　　能夠的，例如只讀的狀態寄存器。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) 一個指針能夠是volatile 嗎？

　　能夠，當一箇中服務子程序修改一個指向buffer的指針時。

4.下面的函數有什麼錯誤：

int square(volatile int *ptr)
{
    return *ptr * *ptr;
}

該程序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：

int square(volatile int *ptr)
{
    int a,b;
    a = *ptr;
    b = *ptr;
    return a * b;
}

因爲*ptr的值可能被意想不到地該變，所以a和b多是不一樣的。結果，這段代碼可能返不是你所指望的平方值！正確的代碼以下：

long square(volatile int *ptr)
{
    int a;
    a = *ptr;
    return a * a;
}

 

注意：頻繁地使用volatile極可能會增長代碼尺寸和下降性能,所以要合理的使用volatile。

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引用：https://blog.csdn.net/tigerjibo/article/details/7427366

　　   https://www.cnblogs.com/yc_sunniwell/archive/2010/06/24/1764231.html