C語言中volatile關鍵字的作用

在看c語言基礎知識的時候看到了volatile關鍵字，不是很理解，所以查了資料，總結一下。

volatile譯為：易變的

volatile是乙個型別修飾符（type specifier），就像我們熟悉的const一樣，它是被設計用來修飾被不同執行緒訪問和修改的變數；volatile的作用是作為指令關鍵字，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**進行優化。比如如下程式：

xbyte[2]=0x55;
xbyte[2]=0x56;
xbyte[2]=0x57;
xbyte[2]=0x58;

對外部硬體而言，上述四條語句分別表示不同的操作，會產生四種不同的動作，但是編譯器卻會對上述四條語句進行優化，認為只有xbyte[2]=0x58（即忽略前三條語句，只產生一條機器**）。如果鍵入volatile，則編譯器會逐一地進行編譯並產生相應的機器**（產生四條**）。

典型的例子

for(int i=0; i<100000; i++);

這個語句用來測試空迴圈的速度的

但是編譯器肯定要把它優化掉，根本就不執行

如果你寫成

for(volatile int i=0; i<100000; i++);

它就會執行了

volatile的本意是「易變的」

下面是volatile變數的幾個例子：

1）並行裝置的硬體暫存器（如：狀態暫存器）

2）乙個中斷服務子程式中會訪問到的非自動變數（non-automatic variables)

3）多執行緒應用中被幾個任務共享的變數

1）乙個引數既可以是const還可以是volatile嗎？解釋為什麼。

2）乙個指標可以是volatile 嗎？解釋為什麼。

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

int square(volatile int *ptr)

下面是答案：

1）是的。乙個例子是唯讀的狀態暫存器。它是volatile因為它可能被意想不到地改變。它是const因為程式不應該試圖去修改它。

2）是的。儘管這並不很常見。乙個例子是當乙個中斷服務子程式修改乙個指向乙個buffer的指標時。

3）這段**是個惡作劇。這段**的目的是用來返指標ptr指向值的平方，但是，由於ptr指向乙個volatile型引數，編譯器將產生類似下面的**：

int square(volatile int* &ptr)//這裡引數應該申明為引用，不然函式體裡只會使用副本，外部沒法更改

由於ptr的值可能在兩次取值語句之間發生改變，因此a和b可能是不同的。結果，這段**可能返回的不是你所期望的平方值！正確的**如下：

long square(volatile intptr)

另外，還可能出現在debug版中看不出來，在release版中才顯現的問題：

#includevoid main(int argc,char *ar**)
int b = i;
printf("i=%d",b);
}

然後，在除錯版本模式執行程式，輸出結果如下：

i = 10

i = 32

然後，在release版本模式執行程式，輸出結果如下：

i = 10

輸出的結果明顯表明，release模式下，編譯器對**進行了優化，第二次沒有輸出正確的i值。

我們把 i的宣告加上volatile關鍵字，看看有什麼變化：

#includevoid main(int argc,char *ar**)
int b = i;
printf("i=%d",b);
}

分別在除錯版本和release版本執行程式，輸出都是：

i = 10

i = 32

這說明這個關鍵字發揮了它的作用！

volatile應該解釋為「直接訪問原始記憶體位址」比較合適，「易變的」這種解釋簡直有點誤導人；

比如多執行緒的程式，共同訪問的記憶體當中，多個程式都可以操縱這個變數

你自己的程式，是無法判定何時這個變數會發生變化

還比如，他和乙個外部裝置的某個狀態對應，當外部裝置發生操作的時候，通過驅動程式和中斷事件，系統改變了這個變數的數值，而你的程式並不知道。

對於volatile型別的變數，系統每次用到他的時候都是直接從對應的記憶體當中提取，而不會利用cache當中的原有數值，以適應它的未知何時會發生的變化，系統對這種變數的處理不會做優化——顯然也是因為它的數值隨時都可能變化的情況。

一般說來，volatile用在如下的幾個地方：

1、中斷服務程式中修改的供其它程式檢測的變數需要加volatile；

2、多工環境下各任務間共享的標誌應該加volatile；

3、儲存器對映的硬體暫存器通常也要加volatile說明，因為每次對它的讀寫都可能有不同意義；

另外，以上這幾種情況經常還要同時考慮資料的完整性（相互關聯的幾個標誌讀了一半被打斷了重寫），在1中可以通過關中斷來實現，2 中可以禁止任務排程，3中則只能依靠硬體的良好設計了。

參考文獻：

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