C語言中volatile關鍵字用法

介紹volatile關鍵字之前我們先了解一下編譯器的優化。

快取記憶體：處理器讀取程式裡面的資料時，把一些訪問頻率比較高的資料，臨時儲存到暫存器(register)中，當需要取資料時，就會從 register 中取，而不是直接去從 memory(記憶體)中取，節約了時間，像這樣的過程，叫做快取記憶體。

volatile關鍵字(keywords)是一種型別修飾符(type qualifiers)，volatile 的英文翻譯過來是「易變的」。用volatile宣告型別變數的時候，編譯器對訪問該變數的**就不再進行優化，從而可以提供對特殊位址的穩定訪問；如果不使用volatile進行宣告，則編譯器將對所宣告的語句進行優化。即volatile關鍵字影響編譯器編譯的結果，用volatile宣告的變數表示該變數隨時可能發生變化，與該變數有關的運算，不要進行編譯優化，以免出錯。

當使用volatile宣告變數值的時候，編譯器總是重新從它所在的原記憶體讀取資料，即使它前面的指令剛剛從該處讀取過資料。

1> 告訴compiler不能做任何優化

int *ip =...; //裝置位址

*ip = 1; //第乙個指令

*ip = 2; //第二個指令

以上程式被compiler可能做優化為：

int *ip = ...;

*ip = 2;

結果第乙個指令丟失。如果用volatile, compiler就不允許做任何的優化，從而保證程式的原意：

volatile int *ip = ...;

*ip = 1;

*ip = 2;

即使你要compiler做優化，它也不會把兩次付值語句間化為一，它只能做其它的優化。

2> 用volatile定義的變數會在程式外被改變，每次都必須從記憶體中讀取，而不能重複使用放在cache(快取記憶體)或暫存器中的備份。

一般說來，volatile用在如下的幾個地方：

一、中斷服務程式中修改的供其它程式檢測的變數需要加volatile；

static
int i=0;
intmain
(void)}
｝/* interrupt service routine. */
void
isr_2
(void
)

程式的本意是希望isr_2中斷產生時，在main當中呼叫do_something函式，但是，由於編譯器判斷在main函式裡面沒有修改過i，因此可能只執行一次對從i到某暫存器的讀操作，然後每次if判斷都只使用這個暫存器裡面的「i副本」，導致do_something永遠也不會被呼叫。如果變數加上volatile修飾，則編譯器保證對此變數的讀寫操作都不會被優化（肯定執行）。此例中i也應該如此說明。

二、多工環境下各任務間共享的標誌應該加volatile；

在編寫多執行緒的程式時，同乙個變數可能被多個執行緒修改，而程式通過該變數同步各個執行緒。

dword __stdcall threadfunc
(lpvoid signal)

該執行緒啟動時將intsignal 置為2，然後迴圈等待直到intsignal 為1 時退出。顯然intsignal的值必須在外部被改變，否則該執行緒不會退出。但是實際執行的時候該執行緒卻不會退出，即使在外部將它的值改為1，看一下對應的偽彙編**就明白了：

mov ax,signal 
label: 
if(ax!=1) 
goto label

對於c編譯器來說，它並不知道這個值會被其他執行緒修改。自然就把它cache在暫存器裡面。記住，c 編譯器是沒有執行緒概念的！這時候就需要用到volatile。volatile 的本意是指：這個值可能會在當前執行緒外部被改變。也就是說，我們要在threadfunc中的intsignal前面加上volatile關鍵字，這時候，編譯器知道該變數的值會在外部改變，因此每次訪問該變數時會重新讀取，所作的迴圈變為如下面偽碼所示：

label: 
mov ax,signal 
if(ax!=1) 
goto label 
3、memory

三、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；

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**）。

注意：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。

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