C语言学习之关键字第三讲

volatile
类型修饰符声明的类型变量表示可以被某些编译器未知的因素更改
volatile英音：[vɔlɚtail]美音：[vɔlɚtail]本意易挥发的。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。

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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；

4、volatile修饰指针一般用在共享指针上面。
下面代码：

<ol class="linenums" style="list-style-position: outside; margin: 0px; padding: 0px 0px 0px 10px; border: none;"><li class="L0" style="list-style: decimal; margin: 0px; padding: 0px 0px 0px 10px; border: none; line-height: 20px; color: rgb(153, 153, 153); background-color: rgb(250, 250, 250);"><span style="font-family:SimSun;"><span class="pln" style="color: rgb(0, 0, 0);">uchar </span><span class="pun" style="color: rgb(0, 0, 0);">*</span><span class="pln" style="color: rgb(0, 0, 0);"> </span><span class="kwd" style="color: rgb(0, 0, 139); font-weight: bold;">volatile</span><span class="pln" style="color: rgb(0, 0, 0);"> reg</span><span class="pun" style="color: rgb(0, 0, 0);">;</span></span></li></ol>

行代码里volatile修饰的是reg这个变量。所以这里实际上是定义了一个uchar类型的指针，并且这个指针变量本身是volatile 的。但是指针所指的内容并不是volatile的！在实际使用的时候，编译器对代码中指针变量reg本身的操作不会进行优化，但是对reg所指的内容 reg却会作为non-volatile内容处理，对reg的操作还是会被优化。通常这种写法一般用在对共享指针的声明上，即这个指针变量有可能会被中断等函数修改。将其定义为volatile以后，编译器每次取指针变量的值的时候都会从内存中载入，这样即使这个变量已经被别的程序修改了当前函数用的时候也能得到修改后的值（否则通常只在函数开始取一次放在寄存器里，以后就一直使用寄存器内的副本）。

需要注意将上述代码与下面的代码进行区别

<ol class="linenums" style="list-style-position: outside; margin: 0px; padding: 0px 0px 0px 10px; border: none;"><li class="L0" style="list-style: decimal; margin: 0px; padding: 0px 0px 0px 10px; border: none; line-height: 20px; color: rgb(153, 153, 153); background-color: rgb(250, 250, 250);"><span style="font-family:SimSun;"><span class="kwd" style="color: rgb(0, 0, 139); font-weight: bold;">volatile</span><span class="pln" style="color: rgb(0, 0, 0);"> uchar </span><span class="pun" style="color: rgb(0, 0, 0);">*</span><span class="pln" style="color: rgb(0, 0, 0);">reg</span><span class="pun" style="color: rgb(0, 0, 0);">;</span></span></li></ol>

这行代码里volatile修饰的是指针所指的内容。所以这里定义了一个uchar类型的指针，并且这个指针指向的是一个volatile的对象。但是指针变量本身并不是volatile的。如果对指针变量reg本身进行计算或者赋值等操作，是可能会被编译器优化的。但是对reg所指向的内容 reg的引用却禁止编译器优化。因为这个指针所指的是一个volatile的对象，所以编译器必须保证对reg的操作都不被优化。通常在驱动程序的开发中，对硬件寄存器指针的定义，都应该采用这种形式。

而

<ol class="linenums" style="list-style-position: outside; margin: 0px; padding: 0px 0px 0px 10px; border: none;"><li class="L0" style="list-style: decimal; margin: 0px; padding: 0px 0px 0px 10px; border: none; line-height: 20px; color: rgb(153, 153, 153); background-color: rgb(250, 250, 250);"><span style="font-family:SimSun;"><span class="kwd" style="color: rgb(0, 0, 139); font-weight: bold;">volatile</span><span class="pln" style="color: rgb(0, 0, 0);"> uchar </span><span class="pun" style="color: rgb(0, 0, 0);">*</span><span class="pln" style="color: rgb(0, 0, 0);"> </span><span class="kwd" style="color: rgb(0, 0, 139); font-weight: bold;">volatile</span><span class="pln" style="color: rgb(0, 0, 0);"> reg</span><span class="pun" style="color: rgb(0, 0, 0);">;</span></span></li></ol>

这样定义出来的指针就本身是个volatile的变量，又指向了volatile的数据内容。

⒈ 编译器的优化

1.）在本次线程内，当读取一个变量时，为提高存取速度，编译器优化时有时会先把变量读取到一个寄存器中；以后，再取变量值时，就直接从寄存器中取值；

当变量值在本线程里改变时，会同时把变量的新值copy到该寄存器中，以便保持一致

当变量在因别的线程等而改变了值，该寄存器的值不会相应改变，从而造成应用程序读取的值和实际的变量值不一致

当该寄存器在因别的线程等而改变了值，原变量的值不会改变，从而造成应用程序读取的值和实际的变量值不一致

2. 在什么情况下会出现（如1楼所说）

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）. 多线程应用中被几个任务共享的变量

补充：volatile应该解释为“直接存取原始内存地址”比较合适，“易变的”这种解释简直有点误导人；

“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；

而用volatile定义之后，其实这个变量就不会因外因而变化了，可以放心使用了； 大家看看前面那种解释（易变的）是不是在误导人

－－－－－－－－－－－－简明示例如下：－－－－－－－－－－－－－－－－－－

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。这样一来，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。

volatile面试常见问题如下：

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;

}