C|volatile关键字使用细节及适用场合

volatile是C语言中的一个类型修饰符。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， 编译器就不会去优化这个变量的值了。当读取一个变量时，为提高存取速度，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。 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或者被优化。

volatile应该解释为“直接存取原始内存地址”比较合适。 在嵌入式开发中同硬件、中断、RTOS等打交道时都需要使用volatile变量。
比如下面的代码：

#include
int main(void)
{
    int x = 100;
    int a = x;
    printf("x=%d",a);
    // 汇编语句改变内存中x的值，但编译器并不知道
    __asm
    {
        mov dword ptr[ebp-4],10h
    }
    int b = x;
    printf("x=%d",b);
    return 0;
}

上面代码，在debug版本（无优化）输出为：

x=100
x=16

在release版本（有优化）输出为：

x=100
x=100

这表明release模式下，编译器对代码进行了优化，一次读取了x的值，第二次没有更新x的取值，造成了错误的输出。假如对x使用了volatile关键字，那么输出结果又如何呢？

volatile int x = 100;

结果在debug和release版本下，都输出为：

x=100
x=16

这说明volatile让编译器“直接存取了x原始内存地址”。

另外一个通过volatile防止被编译器优化的例子：

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

面对这样的空循环，编译器肯定要把它优化掉，根本就不执行。但如果加上volatile：

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

那么，编译器就不会对它进行优化，循环将会执行了。

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有不同意义。

一些常见问题：

1）一个参数既可以是const还可以是volatile吗？解释为什么。

可以。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）一个指针可以是volatile 吗？解释为什么。

可以。一个例子是当一个中断服务子程序修改一个指向一个buffer的指针时。

3）下面的函数被用来计算某个整数的平方，它能实现预期设计目标吗？如果不能，试回答存在什么问题

int square(volatile int *ptr)
{
    return ((*ptr) * (*ptr));
}

这段代码的目的是用来返回指针*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)//这里参数应该申明为引用，不然函数体里只会使用副本，外部没法更改
{
    int a,b;
    a = *ptr;
    b = *ptr;
    return a*b;
}

由于*ptr的值可能在两次取值语句之间发生改变，因此a和b可能是不同的。结果，这段代码可能返回的不是你所期望的平方值！正确的代码如下：

int square(volatile int*ptr)
{
    int a;
    a = *ptr;
    return a*a;
}

－End－