讲讲C++中的volatile关键字

引子1

猜猜看，下面这段代码有什么问题：

view sourceprint?

1	void Delay( UINT32 n)

2

{

3	while (—n);

4

}

答案：

本来代码完全正常，但是为了优化性能，打开了编译器的优化。但是发现这个函数被编译器优化掉了。为了防止被优化掉，需要给函数的参数加上volatile：

view sourceprint?

1	void Delay( volatile UINT32 n)

2

{

3	while (—n);

4

}

引子2

再猜猜看，这段代码有什么问题：

view sourceprint?

1	int square( volatile int *ptr)

2

{

3	return *ptr * *ptr;

4

}

答案：

由于*ptr指向一个volatile型参数，编译器将产生类似下面的代码：

view sourceprint?

1	int square( volatile int *ptr)

2

{

3

int a,b;

4

a = *ptr;

5

b = *ptr;

6	return a * b;

7

}

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：

view sourceprint?

1	int square( volatile int *ptr)

2

{

3

int a;

4

a = *ptr;

5	return a * a;

6

}

正文

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。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。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。

volatile的本意是“易变的”，不过翻译成“直接存取原始内存地址”更为合适。“易变”是因为外在因素引起的，象多线程，中断等，并不是因为用volatile修饰了的变量就是“易变”了，假如没有外因，即使用volatile定义，它也不会变化。

使用该关键字的例子如下：

view sourceprint?

1	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。

对于这样的代码：

view sourceprint?

1	volatile int i = 10;

2	int a = i;

3	... //其他代码，并未明确告诉编译器，对i进行过操作

4	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。

一般说来，volatile用在如下的几个地方：

中断服务程序中修改的供其它程序检测的变量需要加volatile；

多任务环境下各任务间共享的标志应该加volatile；

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。