volatile 用法以及大家遇到的有关问题

一：Volatile的定义：

被volatile所修饰的变量，编译器在读取这个变量的值时就不会进行优化。因为编译器会认为这个变量是“易变”的，所以直接访问该变量的原始地址而不是寄存器。

有人会问什么是编译器优化，听我细细道来：

所谓的编译器优化是指在没有volatile修饰的变量，编译器会认为该变量不会被其他程序或者硬件修改，所以编译器会将变量缓存到寄存器避免访问内存，因为访问寄存器的速度远大于内存。昏了吧！！来个例子说明：请仔细看，结合刚才说的，不要直接看解释哦！

例一：

static int i=0; 

int main(void) 
{ 
... 
while (1) 
{ 
if (i) dosomething(); 
} 
} 

/* Interrupt service routine. */ 
void ISR_2(void) 
{ 
i=1; 
} 

看出这个程序的问题了吗。首先说明这个程序是不会达到预期的目的。因为 i没有被Volatile修饰。

程序原本是想当i的值被中断服务程序修改为1后，就可以执行dosomething()函数，但由于编译器的优化，编译器读到的i值其实一直都是i缓存到寄存器里的值，即使i的真实的值被改变了，而编译器读到的值依然是“i的旧值”。所以if（i）一直为假。  

如果我们在定义i的时候，我们加了volatile修饰，程序就会达到预期目标。  能想到为什么了吗？

因为加了volatile修饰的i，编译器就不会对它优化，那么编译器每次读到的 i 值，都是通过直接访问i的“原始地址”所得到的。

举一个不太准确的例子：  

发薪资时，会计每次都把员工叫来登记他们的银行卡号；一次会计为了省事，没有即时登记，用了以前登记的银行卡号；刚好一个员工的银行卡丢了，已挂失该银行卡号；从而造成该员工领不到工资  

员工 －－ 原始变量地址  
银行卡号 －－ 原始变量在寄存器的备份  

二：会使用volatile修饰的三种情况

1) 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；（如：状态寄存器）

2) 在不同的进程之间共用全局变量；

3) 在中断服务程序中访问全局变量；

首先说下2) 和3），它的使用情况和例一是一样的，大家可以想想，我再这里不多说。

着重讲一下1），对于不同的计算机体系结构，设备可能是端口映射，也可能是内存映射的。如果系统结构支持独立的IO地址空间，并且是端口映射，就必须使用汇编语言完成实际对设备的控制，因为C语言并没有提供真正的“端口”的概念。如果是内存映射，那就方便的多了。 以 #define IOPIN           (*((volatile unsigned long *) 0xE0028000))     为例：作为一个宏定义语句，define是定义一个变量或常量的伪指令。首先（ volatile unsigned long * ）的意思是将后面的那个地址强制转换成 volatile unsigned long * ，unsigned long * 是无符号长整形，volatile 是一个类型限定符，如const一样，当使用volatile限定时，表示这个变量是依赖系统实现的，以为着这个变量会被其他程序或者计算机硬件修改，由于地址依赖于硬件，volatile就表示他的值会依赖于硬件。volatile 类型是这样的，其数据确实可能在未知的情况下发生变化。比如，硬件设备的终端更改了它，现在硬件设备往往也有自己的私有内存地址，比如显存，他们一般是通过映象的方式，反映到一段特定的内存地址当中，这样，在某些条件下，程序就可以直接访问这些私有内存了。另外，比如共享的内存地址，多个程序都对它操作的时候。你的程序并不知道，这个内存何时被改变了。如果不加这个voliatile修饰，程序是利用catch当中的数据，那个可能是过时的了，加了 voliatile，就在需要用的时候，程序重新去那个地址去提取，保证是最新的。归纳起来如下：

1. volatile变量可变 允许除了程序之外的比如硬件来修改他的内容   
2. 访问该数据任何时候都会直接访问该地址处内容，即通过cache提高访问速度的优化被取消

三：实例（网上找的）

例二：假设被面试者正确地回答了这是问题（嗯，怀疑这否会是这样），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： 
         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; 
     } 

四：const和volatile可以一起用吗

编译期就是   C   编译器将   源代码转化为   汇编再到机器代码   的过程。而运行期就是   实际的机器代码在CPU执行   的过程。很多书上说的东西，其实都只是指编译期进行的事情。  
const   和   volatile   也一样，  
所谓的   const   ，只是编译器保证在   C的“源代码”里面，没有对该变量进行修改的地方，而实际运行的时候则不是   编译器   所能管的了。  
同样，volatile的所谓“可能被修改”，是指“在运行期间”可能被修改。也就是告诉编译器，这个变量不是“只”会被这些   C的“源代码”所操纵，其它地方也有操纵它们的地方。所以，C编译器就不能随便对它进行优化了。

const   volatile禁止编译器优化，所谓编译器优化是指当一个变量被声明为const时，编译器认为该变量在某一段代码（如一个函数）中不会发生改变，就会将该变量存储到CPU的寄存器，从CPU寄存器读写数据的速度要远远快于从内存读取数据。  
const   volatile禁用了编译器优化，也就是说，不允许将该数据保存到CPU寄存器。  
保存到CPU寄存器的变量可能在某些情况下被改编，例如，另一个线程可能会改变该寄存器得值，   这样就会导致你原本以为是const的变量发生了改变，导致了bug。使用const   volatile声明就避免了这种情况。