一文彻底搞懂volatile用法

一、常见说法

volatile 关键字和const对应，一样是一种类型修饰符，用它修饰的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。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。············

 二、volatile作用

 1、 举例说明作用

1.   int i=10;
2.   int j = i；//(1)语句
3.   int k = i；//(2)语句

这时候编译器对代码进行优化，因为在（1）、（2）两条语句中，i 没有被用作左值。这时候编译器认为i 的值没有发生改变，所以在（1）语句时从内存中取出 i 的值赋给 j 之后，这个值并没有被丢掉，而是在（2）语句时继续用这个值给 k 赋值。编译器不会生成出汇编代码重新从内存里取 i 的值，这样提高了效率。但要注意：（1）、（2）语句之间 i 没有被用作左值才行。

1.   volatile int i=10;
2.   int j = i；//(3)语句
3.   int k = i；//(4)语句

volatile 关键字告诉编译器 i 是随时可能发生变化的，每次使用它的时候必须从内存中取出 i 的值，因而编译器生成的汇编代码会重新从 i 的地址处读取数据放在 k 中。
 
所以说使用 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。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。

2、volatile使用场景

a、中断服务程序中修改的供其它程序检测的变量需要加 volatile；

当变量在触发某中断程序中修改，而编译器判断主函数里面没有修改该变量，因此可能只执行一次从内存到某寄存器的读操作，而后每次只会从该寄存器中读取变量副本，使得中断程序的操作被短路（“做与不做一个样”，相当于中断对变量的操作，编译器根本不知道，编译器只是从副本中 获取“实时”的值）。

b、多线程应用中被几个任务共享的变量应该加 volatile；

简单地说就是防止编译器对代码进行优化，比如如下程序：

1.   XBYTE[2]=0x55;
2.   XBYTE[2]=0x56;
3.   XBYTE[2]=0x57;
4.   XBYTE[2]=0x58;

对外部硬件而言，上述四条语句分别表示不同的操作，会产生四种不同的动作，但是编译器却会对上述四条语句进行优化，认为只有XBYTE[2]=0x58（即忽略前三条语句，只产生一条机器码）。 

也就是说，当读取一个变量时，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；当内存变量或寄存器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 。

c、 并行设备的硬件寄存器（如：状态寄存器） 

存储器映射的硬件寄存器通常也要加 voliate，因为每次对它的读写都可能有不同意义。

例如：假设要对一个设备进行初始化，此设备的某一个寄存器为0xff800000。

1.   int *output = (unsigned int *)0xff800000;//定义一个IO端口；
2. int init(void)
3. {
4. int i;
5. for(i=0;i< 10;i++){
6. *output = i;
7. }
8. }

经过编译器优化后，编译器认为前面循环半天都是废话，对最后的结果毫无影响，因为最终只是将output这个指针赋值为 9，所以编译器最后给你编译编译的代码结果相当于：

1.  int init(void)
2. {
3. *output =9;
4. }

如果你对此外部设备进行初始化的过程是必须是像上面代码一样顺序的对其赋值，显然优化过程并不能达到目的。编译器在优化后，也许你的代码对此地址的读写操作只做了一次。然而从代码角度看是没有任何问题的。这时候就该使用volatile通知编译器这个变量是一个不稳定的，在遇到此变量时候不要优化。

因此，在imx6ull开发中，对硬件寄存器指针的定义常用到volatile修饰。

三、volatile指针

volatile char* vpch;//修饰由指针指向的对象、数据是 volatile 的：

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。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。

uchar * volatile reg;//修饰指针变量本身是volatile的

这里定义了一个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！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，也就是对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（指针被所有线程共享）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。不然会移植使用寄存器中保存的副本。

volatile uchar * volatile reg;

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。 

四、常见面试题

1、一个参数既可以是const还可以是volatile吗？

可以的，例如只读的状态寄存器。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、一个指针可以是volatile 吗？

可以的，当一个中服务子程序修改一个指向主函数的指针时。（也就是上面第三节中第二条代码框）。