講講volatile的作用

一個定義為volatile的變量是說這變量可能會被意想不到地改變，這樣，編譯器就不會去假設這個變量的值了。精确地說就是，優化器在用到這個變量時必須每次都小心地重新讀取這個變量的值，而不是使用儲存在寄存器裡的備份。下面是volatile變量的幾個例子：

    1). 并行裝置的硬體寄存器（如：狀态寄存器）

    2). 一個中斷服務子程式中會通路到的非自動變量(Non-automatic variables)

    3). 多線程應用中被幾個任務共享的變量

    回答不出這個問題的人是不會被雇傭的。我認為這是區分C程式員和嵌入式系統程式員的最基本的問題。嵌入式系統程式員經常同硬體、中斷、RTOS等等打交道，所用這些都要求volatile變量。不懂得volatile内容将會帶來災難。

    假設被面試者正确地回答了這是問題（嗯，懷疑這否會是這樣），我将稍微深究一下，看一下這家夥是不是直正懂得volatile完全的重要性。

    1). 一個參數既可以是const還可以是volatile嗎？解釋為什麼。

    2). 一個指針可以是volatile 嗎？解釋為什麼。

    3). 下面的函數有什麼錯誤：

         int square(volatile int *ptr)

         {

              return *ptr * *ptr;

         }

    下面是答案：

    1). 是的。一個例子是隻讀的狀态寄存器。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). 是的。盡管這并不很常見。一個例子是當一個中服務子程式修該一個指向一個buffer的指針時。

    3). 這段代碼的有個惡作劇。這段代碼的目的是用來返指針*ptr指向值的平方，但是，由于*ptr指向一個volatile型參數，編譯器将産生類似下面的代碼：

    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該變，是以a和b可能是不同的。結果，這段代碼可能返不是你所期望的平方值！正确的代碼如下：

     long square(volatile int *ptr) 

     {

            int a;

            a = *ptr;

            return a * a;

講講我的了解： （歡迎打闆子...~~！）

關鍵在于兩個地方：     

1. 編譯器的優化  (請高手幫我看看下面的了解)

在本次線程内, 當讀取一個變量時，為提高存取速度，編譯器優化時有時會先把變量讀取到一個寄存器中；以後，再取變量值時，就直接從寄存器中取值；

當變量值在本線程裡改變時，會同時把變量的新值copy到該寄存器中，以便保持一緻

當變量在因别的線程等而改變了值，該寄存器的值不會相應改變，進而造成應用程式讀取的值和實際的變量值不一緻

當該寄存器在因别的線程等而改變了值，原變量的值不會改變，進而造成應用程式讀取的值和實際的變量值不一緻 

舉一個不太準确的例子： 

發薪資時，會計每次都把員工叫來登記他們的銀行卡号；一次會計為了省事，沒有即時登記，用了以前登記的銀行卡号；剛好一個員工的銀行卡丢了，已挂失該銀行卡号；進而造成該員工領不到工資 

員工 －－ 原始變量位址 

銀行卡号 －－ 原始變量在寄存器的備份 

2. 在什麼情況下會出現(如1樓所說)

    1). 并行裝置的硬體寄存器（如：狀态寄存器） 

    2). 一個中斷服務子程式中會通路到的非自動變量(Non-automatic variables) 

    3). 多線程應用中被幾個任務共享的變量 

補充： volatile應該解釋為“直接存取原始記憶體位址”比較合适，“易變的”這種解釋簡直有點誤導人； 

“易變”是因為外在因素引起的，象多線程，中斷等，并不是因為用volatile修飾了的變量就是“易變”了，假如沒有外因，即使用volatile定義，它也不會變化；

而用volatile定義之後，其實這個變量就不會因外因而變化了，可以放心使用了； 大家看看前面那種解釋（易變的）是不是在誤導人

－－－－－－－－－－－－簡明示例如下：－－－－－－－－－－－－－－－－－－

volatile關鍵字是一種類型修飾符，用它聲明的類型變量表示可以被某些編譯器未知的因素更改，比如：作業系統、硬體或者其它線程等。遇到這個關鍵字聲明的變量，編譯器對通路該變量的代碼就不再進行優化，進而可以提供對特殊位址的穩定通路。

使用該關鍵字的例子如下：

int volatile nVint;

>>>>當要求使用volatile 聲明的變量的值的時候，系統總是重新從它所在的記憶體讀取資料，即使它前面的指令剛剛從該處讀取過資料。而且讀取的資料立刻被儲存。

例如：

volatile int i=10;

int a = i;

...

//其他代碼，并未明确告訴編譯器，對i進行過操作

int b = i;

>>>>volatile 指出 i是随時可能發生變化的，每次使用它的時候必須從i的位址中讀取，因而編譯器生成的彙編代碼會重新從i的位址讀取資料放在b中。而優化做法是，由于編譯器發現兩次從i讀資料的代碼之間的代碼沒有對i進行過操作，它會自動把上次讀的資料放在b中。而不是重新從i裡面讀。這樣以來，如果i是一個寄存器變量或者表示一個端口資料就容易出錯，是以說volatile可以保證對特殊位址的穩定通路。

>>>>注意，在vc6中，一般調試模式沒有進行代碼優化，是以這個關鍵字的作用看不出來。下面通過插入彙編代碼，測試有無volatile關鍵字，對程式最終代碼的影響：

>>>>首先，用classwizard建一個win32 console工程，插入一個voltest.cpp檔案，輸入下面的代碼：

>>

＃i nclude <stdio.h>

void main()

{

int i=10;

printf("i= %d",a);

//下面彙編語句的作用就是改變記憶體中i的值，但是又不讓編譯器知道

__asm {

mov dword ptr [ebp-4], 20h

}

printf("i= %d",b);

}      

然後，在調試版本模式運作程式，輸出結果如下：

i = 10

i = 32

然後，在release版本模式運作程式，輸出結果如下：

輸出的結果明顯表明，release模式下，編譯器對代碼進行了優化，第二次沒有輸出正确的i值。下面，我們把 i的聲明加上volatile關鍵字，看看有什麼變化：

分别在調試版本和release版本運作程式，輸出都是：

這說明這個關鍵字發揮了它的作用！

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volatile對應的變量可能在你的程式本身不知道的情況下發生改變

比如多線程的程式，共同通路的記憶體當中，多個程式都可以操縱這個變量

你自己的程式，是無法判定合适這個變量會發生變化

還比如，他和一個外部裝置的某個狀态對應，當外部裝置發生操作的時候，通過驅動程式和中斷事件，系統改變了這個變量的數值，而你的程式并不知道。

對于volatile類型的變量，系統每次用到他的時候都是直接從對應的記憶體當中提取，而不會利用cache當中的原有數值，以适應它的未知何時會發生的變化，系統對這種變量的處理不會做優化——顯然也是因為它的數值随時都可能變化的情況。

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典型的例子

for ( int i=0; i<100000; i++);

這個語句用來測試空循環的速度的

但是編譯器肯定要把它優化掉，根本就不執行

如果你寫成 

for ( volatile int i=0; i<100000; i++);

它就會執行了

volatile的本意是“易變的” 

由于通路寄存器的速度要快過RAM，是以編譯器一般都會作減少存取外部RAM的優化。比如：

static int i=0;

int main(void)

while (1)

if (i) dosomething();

/* Interrupt service routine. */

void ISR_2(void)

i=1;

程式的本意是希望ISR_2中斷産生時，在main當中調用dosomething函數，但是，由于編譯器判斷在main函數裡面沒有修改過i，是以

可能隻執行一次對從i到某寄存器的讀操作，然後每次if判斷都隻使用這個寄存器裡面的“i副本”，導緻dosomething永遠也不會被

調用。如果将将變量加上volatile修飾，則編譯器保證對此變量的讀寫操作都不會被優化（肯定執行）。此例中i也應該如此說明。

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量需要加volatile；

2、多任務環境下各任務間共享的标志應該加volatile；

3、存儲器映射的硬體寄存器通常也要加volatile說明，因為每次對它的讀寫都可能由不同意義；

另外，以上這幾種情況經常還要同時考慮資料的完整性（互相關聯的幾個标志讀了一半被打斷了重寫），在1中可以通過關中斷來實

現，2中可以禁止任務排程，3中則隻能依靠硬體的良好設計了。