C之Volatile关键字的介绍与使用20170724

volatile 的意思是“易失的，易改变的”。

一、volatile的引入

这个限定词的含义是向编译器指明变量的内容可能会由于其他程序的修改而变化。通常在程序中申明了一个变量时，编译器会尽量把它存放在通用寄存器中，例如ebx。当CPU把其值放到ebx中后就不会再关心对应内存中的值。若此时其他程序（例如内核程序或一个中断）修改了内存中它的值，ebx中的值并不会随之更新。为了解决这种情况就创建了volatile限定词，让代码在引用该变量时一定要从指定位置取得其值。

二、volatile的含义与使用场景

一个定义为volatile的变量是说这变量可能会被意想不到地改变，这样，编译器就不会去假设这个变量的值了。精确地说就是，优化器在用到这个变量时必须每次都小心地重新读取这个变量的值，即在引用该变量时一定要从指定内存位置取得其值，而不是使用保存在寄存器里的备份。一般说来，volatile用在如下的几个地方：

1). 并行设备的硬件寄存器（如：状态寄存器）

2). 一个中断服务子程序中会访问到的非自动变量(Non-automatic variables)

3). 多线程(线程一直在运行（后台，睡眠唤醒）)应用中被几个任务共享的变量

另外，以上这几种情况经常还要同时考虑数据的完整性（相互关联的几个标志读了一半被打断了重写），在

1).中则只能依靠硬件的良好设计了。

2).中可以通过关中断来实现，

3).中可以禁止任务调度，

三、volatile的深入理解

1). 一个参数既可以是const还可以是volatile吗？解释为什么。

2). 一个指针可以是volatile 吗？解释为什么。

3). 下面的函数有什么错误：

int square(volatile int *ptr)

{return *ptr * *ptr;}

下面是答案：

1). 是的。一个例子是只读的状态寄存器。它是volatile因为它可能被意想不到地改变。它是const因为程序不应该试图去修改它。

2). 是的。尽管这并不很常见。一个例子是当一个中服务子程序修该一个指向一个buffer的指针时。

3). 这段代码的有个恶作剧。这段代码的目的是用来返指针*ptr指向值的平方，但是，由于*ptr指向一个volatile型参数，编译器将产生类似下面的代码：

int square(volatile int *ptr)

{

int a,b;

a = *ptr;

b = *ptr;

return a * b;

}

由于*ptr的值可能被意想不到地该变，因此a和b可能是不同的。结果，这段代码可能返不是你所期望的平方值！正确的代码如下：

long square(volatile int *ptr)

{

int a;

a = *ptr;

return a * a; }

四、需要注意的情况

没有volatile能正常运行，但是可能修改了编译器的优化级别之后就又不能正常运行了。因此经常会出现debug版本正常，但是release版本却不能正常的问题。所以为了安全起见，只要是等待别的程序修改某个变量的话，就加上volatile关键字

/********************************************************************/

volatile的本意是“易变的”

由于访问寄存器的速度要快过RAM，所以编译器一般都会作减少存取外部RAM的优化。比如：

static   int   i=0;

int   main(void)

{

...

while   (1)

{

if   (i)   dosomething();

}

}

/*   Interrupt   service   routine.   */

void   ISR_2(void)

{

i=1;

}

程序的本意是希望ISR_2中断产生时，在main当中调用dosomething函数，但是，由于编译器判断在main函数里面没有修改过i，因此

可能只执行一次对从i到某寄存器的读操作，然后每次if判断都只使用这个寄存器里面的“i副本”，导致dosomething永远也不会被调用。如果将将变量加上volatile修饰，则编译器保证对此变量的读写操作都不会被优化（肯定执行）。此例中i也应该如此说明。

一般说来，volatile用在如下的几个地方：

1、中断服务程序中修改的供其它程序检测的变量需要加volatile；

2、多任务环境下各任务间共享的标志应该加volatile；

3、存储器映射的硬件寄存器通常也要加volatile说明，因为每次对它的读写都可能由不同意义；

另外，以上这几种情况经常还要同时考虑数据的完整性（相互关联的几个标志读了一半被打断了重写），在

1中可以通过关中断来实现，

2中可以禁止任务调度，

3中则只能依靠硬件的良好设计了。

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指针类型也是一种变量,所以也是可以用volatile来修饰的.

volatile关键字是一种类型修饰符，用它声明的类型变量表示可以被某些编译器未知的因素更改，比如

操作系统、硬件或者其它线程等。遇到这个关键字声明的变量，编译器对访问该变量的代码就不再进行 优化，从而可以提供对特殊地址的稳定访问。

使用该关键字的例子如下：

int   volatile   nVint;

当要求使用volatile   声明的变量的值的时候，系统总是重新从它所在的内存读取数据，即使它前面的指 令刚刚从该处读取过数据。而且读取的数据立刻被保存。

例如：

volatile   int   i=10;

int   a   =   i;

。。。//其他代码，并未明确告诉编译器，对i进行过操作

int   b   =   i;

volatile   指出   i是随时可能发生变化的，每次使用它的时候必须从i的地址中读取，因而编译器生成的 汇编代码会重新从i的地址读取数据放在b中。而优化做法是，由于编译器发现两次从i读数据的代码之间 的代码没有对i进行过操作，它会自动把上次读的数据放在b中。而不是重新从i里面读。

这样以来，如果 i是一个寄存器变量或者表示一个端口数据就容易出错，所以说volatile可以保证对特殊地址的稳定访问 。

注意，在vc6中，一般调试模式没有进行代码优化，所以这个关键字的作用看不出来。下面通过插入汇编 代码，测试有无volatile关键字，对程序最终代码的影响：

首先用classwizard建一个win32   console工程，插入一个voltest.cpp文件，输入下面的代码：

#include   <stdio.h>

void   main()

{

int   i=10;

int   a   =   i;

printf( "i=   %d\n ",a);

//下面汇编语句的作用就是改变内存中i的值，但是又不让编译器知道

__asm   {

mov                   dword   ptr   [ebp-4],   20h

}

int   b   =   i;

printf( "i=   %d\n ",b);

}

然后，在调试版本模式运行程序，输出结果如下：

i   =   10

i   =   32

然后，在release版本模式运行程序，输出结果如下：

i   =   10

i   =   10

输出的结果明显表明，release模式下，编译器对代码进行了优化，第二次没有输出正确的i值。

下面，我们把   i的声明加上volatile关键字，看看有什么变化：

#include   <stdio.h>

void   main()

{

volatile   int   i=10;

int   a   =   i;

printf( "i=   %d\n ",a);

__asm   {

mov                   dword   ptr   [ebp-4],   20h

}

int   b   =   i;

printf( "i=   %d\n ",b);

}

分别在调试版本和release版本运行程序，输出都是：

i   =   10

i   =   32

这说明这个关键字发挥了它的作用！

详解C中volatile关键字

volatile提醒编译器它后面所定义的变量随时都有可能改变，因此编译后的程序每次需要存储或读取这个变量的时候，都会直接从变量地址中读取数据。如果没有volatile关键字，则编译器可能优化读取和存储，可能暂时使用寄存器中的值，如果这个变量由别的程序更新了的话，将出现不一致的现象。下面举例说明。在DSP开发中，经常需要等待某个事件的触发，所以经常会写出这样的程序：

short flag;

void test()

{

do1();

while(flag==0);

do2();

}

这段程序等待内存变量flag的值变为1(怀疑此处是0,有点疑问,)之后才运行do2()。变量flag的值由别的程序更改，这个程序可能是某个硬件中断服务程序。例如：如果某个按钮按下的话，就会对DSP产生中断，在按键中断程序中修改flag为1，这样上面的程序就能够得以继续运行。但是，编译器并不知道flag的值会被别的程序修改，因此在它进行优化的时候，可能会把flag的值先读入某个寄存器，然后等待那个寄存器变为1。如果不幸进行了这样的优化，那么while循环就变成了死循环，因为寄存器的内容不可能被中断服务程序修改。为了让程序每次都读取真正flag变量的值，就需要定义为如下形式：

volatile short flag;

需要注意的是，没有volatile也可能能正常运行，但是可能修改了编译器的优化级别之后就又不能正常运行了。因此经常会出现debug版本正常，但是release版本却不能正常的问题。所以为了安全起见，只要是等待别的程序修改某个变量的话，就加上volatile关键字