C語(yǔ)言中volatile在什么情況下使用

　　volatile是易變的，不穩(wěn)定的意思，volatile是關(guān)鍵字，是一種類(lèi)型修飾符，用它修飾的變量表示可以被某些編譯器未知的因素更改，比如操作系統(tǒng)、硬件或者其他線(xiàn)程等，遇到這個(gè)關(guān)鍵字聲明的變量，編譯器對(duì)訪(fǎng)問(wèn)該變量的代碼不在進(jìn)行優(yōu)化，從而可以提供對(duì)特殊地址的穩(wěn)定訪(fǎng)問(wèn)。

　　volatile 關(guān)鍵字告訴編譯器該變量是隨時(shí)可能發(fā)生變化的，每次使用它的時(shí)候必須從內(nèi)存中取出他的值，因而編譯器生成的匯編代碼會(huì)從原內(nèi)存地址中讀取數(shù)據(jù)使用。

　　如果一個(gè)寄存器或者變量表示一個(gè)端口或者多個(gè)線(xiàn)程的共享數(shù)據(jù)，就容易出錯(cuò)，所以volatile可以保證對(duì)特殊地址的穩(wěn)定訪(fǎng)問(wèn)。

　　c語(yǔ)言volatile的作用

　　簡(jiǎn)單地說(shuō)就是防止編譯器對(duì)代碼進(jìn)行優(yōu)化。比如如下程序：

　　1、4XBYTE［2］=0x55;

　　2、XBYTE［2］=0x56;

　　3、XBYTE［2］=0x57;

　　4、XBYTE［2］=0x58;

　　對(duì)外部硬件而言，上述四條語(yǔ)句分別表示不同的操作，會(huì)產(chǎn)生四種不同的動(dòng)作，但是編譯器卻會(huì)對(duì)上述四條語(yǔ)句進(jìn)行優(yōu)化，認(rèn)為只有XBYTE［2］=0x58（即忽略前三條語(yǔ)句，只產(chǎn)生一條機(jī)器代碼）。如果鍵入volatile，則編譯器會(huì)逐一地進(jìn)行編譯并產(chǎn)生相應(yīng)的機(jī)器代碼（產(chǎn)生四條代碼）。

　　volatile變量有兩個(gè)作用：一個(gè)是告訴編譯器不要進(jìn)行優(yōu)化；另一個(gè)是告訴系統(tǒng)始終從內(nèi)存中取變量的地址，而不是從緩存中取變量的值（加volatile和不加volatile系統(tǒng)都會(huì)產(chǎn)生緩存）。

　　volatile提醒編譯器它后面所定義的變量隨時(shí)都有可能改變，因此編譯后的程序每次需要存儲(chǔ)或讀取這個(gè)變量的時(shí)候，都會(huì)直接從變量地址中讀取數(shù)據(jù)。如果沒(méi)有volatile關(guān)鍵字，則編譯器可能優(yōu)化讀取和存儲(chǔ)，可能暫時(shí)使用寄存器中的值，如果這個(gè)變量由別的程序更新了的話(huà)，將出現(xiàn)不一致的現(xiàn)象。下面舉例說(shuō)明。在DSP開(kāi)發(fā)中，經(jīng)常需要等待某個(gè)事件的觸發(fā)，所以經(jīng)常會(huì)寫(xiě)出這樣的程序：

　　short flag;

　　void test（）

　　{

　　do1（）;

　　while（flag==0）;

　　do2（）;

　　}

　　這段程序等待內(nèi)存變量flag的值變?yōu)?（懷疑此處是0，有點(diǎn)疑問(wèn)，）之后才運(yùn)行do2（）。變量flag的值由別的程序更改，這個(gè)程序可能是某個(gè)硬件中斷服務(wù)程序。例如：如果某個(gè)按鈕按下的話(huà)，就會(huì)對(duì)DSP產(chǎn)生中斷，在按鍵中斷程序中修改flag為1，這樣上面的程序就能夠得以繼續(xù)運(yùn)行。但是，編譯器并不知道flag的值會(huì)被別的程序修改，因此在它進(jìn)行優(yōu)化的時(shí)候，可能會(huì)把flag的值先讀入某個(gè)寄存器，然后等待那個(gè)寄存器變?yōu)?。如果不幸進(jìn)行了這樣的優(yōu)化，那么while循環(huán)就變成了死循環(huán)，因?yàn)榧拇嫫鞯膬?nèi)容不可能被中斷服務(wù)程序修改。為了讓程序每次都讀取真正flag變量的值，就需要定義為如下形式：

　　volatile short flag;

　　需要注意的是，沒(méi)有volatile也可能能正常運(yùn)行，但是可能修改了編譯器的優(yōu)化級(jí)別之后就又不能正常運(yùn)行了。因此經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)debug版本正常，但是release版本卻不能正常的問(wèn)題。所以為了安全起見(jiàn)，只要是等待別的程序修改某個(gè)變量的話(huà)，就加上volatile關(guān)鍵字。

　　volatile的本意是“易變的”

　　由于訪(fǎng)問(wèn)寄存器的速度要快過(guò)RAM，所以編譯器一般都會(huì)作減少存取外部RAM的優(yōu)化。比如：

　　static int i=0;

　　int main（void）

　　{

　　。。。

　　while （1）

　　{

　　if （i） do_something（）;

　　}

　　}

　　/* Interrupt service routine. */

　　void ISR_2（void）

　　{

　　i=1;

　　}

　　程序的本意是希望ISR_2中斷產(chǎn)生時(shí)，在main當(dāng)中調(diào)用do_something函數(shù)，但是，由于編譯器判斷在main函數(shù)里面沒(méi)有修改過(guò)i，因此可能只執(zhí)行一次對(duì)從i到某寄存器的讀操作，然后每次if判斷都只使用這個(gè)寄存器里面的“i副本”，導(dǎo)致do_something永遠(yuǎn)也不會(huì)被調(diào)用。如果變量加上volatile修飾，則編譯器保證對(duì)此變量的讀寫(xiě)操作都不會(huì)被優(yōu)化（肯定執(zhí)行）。此例中i也應(yīng)該如此說(shuō)明。

　　一般說(shuō)來(lái)，volatile用在如下的幾個(gè)地方：

　　1、中斷服務(wù)程序中修改的供其它程序檢測(cè)的變量需要加volatile；

　　2、多任務(wù)環(huán)境下各任務(wù)間共享的標(biāo)志應(yīng)該加volatile；

　　3、存儲(chǔ)器映射的硬件寄存器通常也要加volatile說(shuō)明，因?yàn)槊看螌?duì)它的讀寫(xiě)都可能由不同意義；

　　另外，以上這幾種情況經(jīng)常還要同時(shí)考慮數(shù)據(jù)的完整性（相互關(guān)聯(lián)的幾個(gè)標(biāo)志讀了一半被打斷了重寫(xiě)），在1中可以通過(guò)關(guān)中斷來(lái)實(shí)現(xiàn)，2中可以禁止任務(wù)調(diào)度，3中則只能依靠硬件的良好設(shè)計(jì)了。

　　volatile 影響編譯器編譯的結(jié)果，指出，volatile 變量是隨時(shí)可能發(fā)生變化的，與volatile變量有關(guān)的運(yùn)算，不要進(jìn)行編譯優(yōu)化，以免出錯(cuò)，（VC++ 在產(chǎn)生release版可執(zhí)行碼時(shí)會(huì)進(jìn)行編譯優(yōu)化，加volatile關(guān)鍵字的變量有關(guān)的運(yùn)算，將不進(jìn)行編譯優(yōu)化。

　　例如：

　　volatile int i=10;

　　int j = i;

　　。。。

　　int k = i;

　　volatile 告訴編譯器i是隨時(shí)可能發(fā)生變化的，每次使用它的時(shí)候必須從i的地址中讀取，因而編譯器生成的可執(zhí)行碼會(huì)重新從i的地址讀取數(shù)據(jù)放在k中。

　　而優(yōu)化做法是，由于編譯器發(fā)現(xiàn)兩次從i讀數(shù)據(jù)的代碼之間的代碼沒(méi)有對(duì)i進(jìn)行過(guò)操作，它會(huì)自動(dòng)把上次讀的數(shù)據(jù)放在k中。而不是重新從i里面讀。這樣以來(lái)，如果i是一個(gè)寄存器變量或者表示一個(gè)端口數(shù)據(jù)就容易出錯(cuò)，所以說(shuō)volatile可以保證對(duì)特殊地址的穩(wěn)定訪(fǎng)問(wèn)，不會(huì)出錯(cuò)。