本篇文章是對C語言中關(guān)鍵字volatile的含義進行了詳細的分析介紹,，希望能在學習上幫助大家。

 

volatile是一個類型修飾符（type specifier）,。它是被設(shè)計用來修飾被不同線程訪問和修改的變量,。如果沒有volatile，基本上會導致這樣的結(jié)果：要么無法編寫多線程程序,，要么編譯器失去大量優(yōu)化的機會,。

1.原理作用

Volatile意思是“易變的”，應該解釋為“直接存取原始內(nèi)存地址”比較合適,?！耙鬃儭笔且驗橥庠谝蛩匾鸬模穸嗑€程,，中斷等,。

C語言書籍這樣定義volatile關(guān)鍵字：

volatile提醒編譯器它后面所定義的變量隨時都有可能改變，因此編譯后的程序每次需要存儲或讀取這個變量的時候,，告訴編譯器對該變量不做優(yōu)化,，都會直接從變量內(nèi)存地址中讀取數(shù)據(jù)，從而可以提供對特殊地址的穩(wěn)定訪問,。

如果沒有volatile關(guān)鍵字，則編譯器可能優(yōu)化讀取和存儲,，可能暫時使用寄存器中的值,，如果這個變量由別的程序更新了的話，將出現(xiàn)不一致的現(xiàn)象,。（簡潔的說就是：volatile關(guān)鍵詞影響編譯器編譯的結(jié)果,，用volatile聲明的變量表示該變量隨時可能發(fā)生變化，與該變量有關(guān)的運算，不要進行編譯優(yōu)化,，以免出錯）

2.一般用處

一般說來,，volatile用在如下的幾個地方： 

1）并行設(shè)備的硬件寄存器（如：狀態(tài)寄存器）

         存儲器映射的硬件寄存器通常也要加 voliate，因為每次對它的讀寫都可能有不同意義,。

        例如：假設(shè)要對一個設(shè)備進行初始化,，此設(shè)備的某一個寄存器為0xff800000。

int *output = (unsigned int *)0xff800000;//定義一個IO端口,；

int  init(void)

{

      int i;

      for(i=0;i< 10;i++){

        *output = i;

}

}

        經(jīng)過編譯器優(yōu)化后,，編譯器認為前面循環(huán)半天都是廢話，對最后的結(jié)果毫無影響,，因為最終只是將output這個指針賦值為 9,，所以編譯器最后給你編譯編譯的代碼結(jié)果相當于：

int init(void)

{

*output =9;

}

        如果你對此外部設(shè)備進行初始化的過程是必須是像上面代碼一樣順序的對其賦值，顯然優(yōu)化過程并不能達到目的,。反之如果你不是對此端口反復寫操作,，而是反復讀操作，其結(jié)果是一樣的,，編譯器在優(yōu)化后,，也許你的代碼對此地址的讀操作只做了一次。然而從代碼角度看是沒有任何問題的,。這時候就該使用volatile通知編譯器這個變量是一個不穩(wěn)定的,，在遇到此變量時候不要優(yōu)化。

2）中斷服務程序中修改的供其它程序檢測的變量,，需要加volatile,； 

        當變量在觸發(fā)某中斷程序中修改，而編譯器判斷主函數(shù)里面沒有修改該變量,，因此可能只執(zhí)行一次從內(nèi)存到某寄存器的讀操作,，而后每次只會從該寄存器中讀取變量副本，使得中斷程序的操作被短路,。

3）多任務環(huán)境下各任務間共享的標志,，應該加volatile； 

        在本次線程內(nèi), 當讀取一個變量時,，編譯器優(yōu)化時有時會先把變量讀取到一個寄存器中,；以后，再取變量值時,，就直接從寄存器中取值,；當內(nèi)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,，從而造成應用程序讀取的值和實際的變量值不一致 ,。

4）存儲器映射的硬件寄存器通常也要加volatile說明，因為每次對它的讀寫都可能由不同意義；

　　假設(shè)要對一個設(shè)備進行初始化,，此設(shè)備的某一個寄存器為0xff800000,。for(i=0;i< 10;i++)  *output = i;前面循環(huán)半天都是廢話，對最后的結(jié)果毫無影響,，因為最終只是將output這個指針賦值為9,，省略了對該硬件IO端口反復讀的操作。

這是區(qū)分C程序員和嵌入式系統(tǒng)程序員的最基本的問題：嵌入式系統(tǒng)程序員經(jīng)常同硬件,、中斷,、RTOS等等打交道，所有這些都要求使用volatile變量,。不懂得volatile內(nèi)容將會帶來災難,。

3.volatile 問題和總結(jié)

volatile 常見的幾個面試題：

1)一個參數(shù)既可以是const還可以是volatile嗎？

        可以的,，例如只讀的狀態(tài)寄存器,。它是volatile因為它可能被意想不到地改變。它是const因為程序不應該試圖去修改它,。

2) 一個指針可以是volatile 嗎,？

　　可以，當一個中服務子程序修改一個指向buffer的指針時,。

4.下面的函數(shù)有什么錯誤,？

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，但是,，由于*ptr指向一個volatile型參數(shù),，編譯器將產(chǎn)生類似下面的代碼：

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該變，因此a和b可能是不同的,。結(jié)果,，這段代碼可能返不是你所期望的平方值！正確的代碼如下：

long square(volatile int*ptr)

{

    int a;

    a = *ptr;

    return a * a;

}

注意：頻繁地使用volatile很可能會增加代碼尺寸和降低性能,因此要合理的使用volatile,。

總結(jié)：

volatile 關(guān)鍵字是一種類型修飾符,，用它聲明的類型變量表示可以被某些編譯器未知的因素更改。volatile 提醒編譯器它后面所定義的變量隨時都有可能改變,，因此編譯后的程序每次需要存儲或讀取這個變量的時候,，都會直接從變量地址中讀取數(shù)據(jù)。如 果沒有 volatile 關(guān)鍵字,，則編譯器可能優(yōu)化讀取和存儲,，可能暫時使用寄存器中的值，如果這個變量由別的程序更新了的話,，將出現(xiàn)不一致的現(xiàn)象。所以遇到這個關(guān)鍵字聲明的變量，編譯器對訪問該變量的代碼就不再進行優(yōu)化,，從而可以提供對特殊地址的穩(wěn)定訪問,。