C語言中volatile關鍵字的作用

volatile關鍵字

一.前言
　編譯器優化介紹：

由於記憶體訪問速度遠不及CPU處理速度，為提高機器整體效能，

1）在硬體上： 引入硬體快取記憶體Cache，加速對記憶體的訪問。另外在現代CPU中指令的執行並不一定嚴格按照順序執行，沒有相關性的指令可以亂序執行，以充分利用CPU的指令流水線，提高執行速度。

2）軟體一級的優化：一種是在編寫程式碼時由程式設計師優化，另一種是由編譯器進行優化。編譯器優化常用的方法有：將記憶體變數快取到暫存器。由於訪問暫存器要比訪問記憶體單元快的多，編譯器在存取變數時，為提高存取速度，編譯器優化有時會先把變數讀取到一個暫存器中；以後再取變數值時就直接從暫存器中取值。但在很多情況下會讀取到髒資料，嚴重影響程式的執行效果。

二.volatile詳解

1.原理作用：

Volatile意思是“易變的”，應該解釋為“直接存取原始記憶體地址”比較合適。

“易變”是因為外在因素引起的，像多執行緒，中斷等；

C語言書籍這樣定義volatile關鍵字：volatile提醒編譯器它後面所定義的變數隨時都有可能改變，因此編譯後的程式每次需要儲存或讀取這個變數的時候，告訴編譯器對該變數不做優化，都會直接從變數記憶體地址中讀取資料，從而可以提供對特殊地址的穩定訪問。。如果沒有volatile關鍵字，則編譯器可能優化讀取和儲存，可能暫時使用暫存器中的值，如果這個變數由別的程式更新了的話，將出現不一致的現象。（簡潔的說就是：volatile關鍵詞影響編譯器編譯的結果，用volatile宣告的變數表示該變數隨時可能發生變化，與該變數有關的運算，不要進行編譯優化，以免出錯）

2.一般用處：

一般說來，volatile用在如下的幾個地方：
　　1） 中斷服務程式中修改的供其它程式檢測的變數，需要加volatile；

當變數在觸發某中斷程式中修改，而編譯器判斷主函式裡面沒有修改該變數，因此可能只執行一次從記憶體到某暫存器的讀操作，而後每次只會從該暫存器中讀取變數副本，使得中斷程式的操作被短路。
　　2） 多工環境下各任務間共享的標誌，應該加volatile；

在本次執行緒內, 當讀取一個變數時，編譯器優化時有時會先把變數讀取到一個暫存器中；以後，再取變數值時，就直接從暫存器中取值；當記憶體變數或暫存器變數在因別的執行緒等而改變了值，該暫存器的值不會相應改變，從而造成應用程式讀取的值和實際的變數值不一致 。
　　3） 儲存器對映的硬體暫存器通常也要加volatile說明，因為每次對它的讀寫都可能由不同意義；

假設要對一個裝置進行初始化，此裝置的某一個暫存器為0xff800000。for(i=0;i< 10;i++) *output = i;前面迴圈半天都是廢話，對最後的結果毫無影響，因為最終只是將output這個指標賦值為9，省略了對該硬體IO埠反覆讀的操作。

3.幾個問題

1)一個引數既可以是const還可以是volatile嗎？

可以的，例如只讀的狀態暫存器。它是volatile因為它可能被意想不到地改變。它是const因為程式不應該試圖去修改它。

2) 一個指標可以是volatile 嗎？

可以，當一箇中服務子程式修改一個指向buffer的指標時。

注意：頻繁地使用volatile很可能會增加程式碼尺寸和降低效能,因此要合理的使用volatile。