C语言中volatile的作用

yirong125

C语言中volatile是什么意思，有什么作用呢？

volatile的中文意思----易变的。在C语言中，volatile是一个类型修饰符（type specifier），volatile修饰的变量是说这个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，而不是使用保存在寄存器里的备份。

volatile变量主要用在以下几个方面：

（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；
（3）多线程应用中被几个任务共享的变量。

举个例子，如下：

1. u8 a,b;
   
2. {
   
3.     a=2;
   
4.     b=a;
   
5. }
   
6. 这时编器会把它改成:
   
7. u8 a,b;
   
8. {
   
9.     a=2;
   
10.     b=2;
    
11. }
    
12. 当运行到中间位置，中断把a改了，结果就是错的。
    
13. 
    
14. volatile就为了解决这个问题出现的，它会让编译器更老实！

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因此，对于关键变量，一定要加上这个关键字。

再看下面的说明，非常有用。

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，而不是使用保存在寄存器里的备份。下面是volatile变量的几个例子：

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

回答不出这个问题的人是不会被雇用的。我认为这是区分C程序员和嵌入式系统程序员的最基本的问题。嵌入式系统程序员经常同硬件、中断、RTOS等等打交道，所用这些都要求volatile变量。不懂得volatile内容将会带来灾难。

假设被面试者正确地回答了这个问题（嗯，怀疑是否会是这样），我将稍微深究一下，看一下这家伙是不是直正懂得volatile完全的重要性。

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：

1. int square(volatile int *ptr)
   
2. {
   
3.     return *ptr * *ptr;
   
4. }

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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：

1. int square(volatile int *ptr)
   
2. {
   
3.     int a,b;
   
4.     a = *ptr;
   
5.     b = *ptr;
   
6.     return a * b;
   
7. }

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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：

1. long square(volatile int *ptr)
   
2. {
   
3.     int a;
   
4.     a = *ptr;
   
5.     return a * a;
   
6. }

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补充：

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：

1. static int i=0;
   
2. 
   
3. int main(void)
   
4. {
   
5. ...
   
6. while (1)
   
7. {
   
8. if (i) dosomething();
   
9. }
   
10. }
    
11. 
    
12. /* Interrupt service routine. */
    
13. void ISR_2(void)
    
14. {
    
15. i=1;
    
16. }

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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；

volatile表示变量的内容可能在程序未知的情况下被改变 。比如，它对应的内存地址的内容被中断函数，或者其他的进程所改变这种类型的变量，程序执行的时候不会放到cache当中预取，而是每次用到的时候直接取得。比如，你在c中间写这样的程序：

1. for (int i=0; i<100000;i++);
   
2. ( 空循环，什么也不做)

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这个东西就会被优化掉，如果在int前面加入这个标记则不会被优化的，因为i每次的变化不一定++，也许在循环中间被别的程序所改变

在linux的source code（linux/mm/memory.c)中有这样两句:

1. volatile void do_exit(long code);
   
2. 
   
3. static inline volatile void oom(void)
   
4. {
   
5.     printk("out of memory\n\r");
   
6.     do_exit(SIGSEGV);
   
7. }

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reille

解释的很详细，这个应该是volatile变量的实质了，加精华