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

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,有點疑問,)之后才運行do2()。變量flag的值由別的程序更改，這個程序可能是某個硬件中斷服務(wù)程序。例如：如果某個按鈕按下的話，就會對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)運行。但是，編譯器并不知道flag的值會被別的程序修改，因此在它進行優(yōu)化的時候，可能會把flag的值先讀入某個寄存器，然后等待那個寄存器變?yōu)?。如果不幸進行了這樣的優(yōu)化，那么while循環(huán)就變成了死循環(huán)，因為寄存器的內(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，沒有volatile也可能能正常運行，但是可能修改了編譯器的優(yōu)化級別之后就又不能正常運行了。因此經(jīng)常會出現(xiàn)debug版本正常，但是release版本卻不能正常的問題。所以為了安全起見，只要是等待別的程序修改某個變量的話，就加上volatile關(guān)鍵字。

volatile的本意是“易變的”
      由于訪問寄存器的速度要快過RAM，所以編譯器一般都會作減少存取外部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，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)里面沒有修改過i，因此可能只執(zhí)行一次對從i到某寄存器的讀操作，然后每次if判斷都只使用這個寄存器里面的“i副本”，導(dǎo)致do_something永遠也不會被調(diào)用。如果變量加上volatile修飾，則編譯器保證對此變量的讀寫操作都不會被優(yōu)化（肯定執(zhí)行）。此例中i也應(yīng)該如此說明。
    一般說來，volatile用在如下的幾個地方：
1、中斷服務(wù)程序中修改的供其它程序檢測的變量需要加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、存儲器映射的硬件寄存器通常也要加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(jīng)常還要同時考慮數(shù)據(jù)的完整性（相互關(guān)聯(lián)的幾個標(biāo)志讀了一半被打斷了重寫），在1中可以通過關(guān)中斷來實現(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)計了。
volatile 的深層次含義
     volatile總是與優(yōu)化有關(guān)，編譯器有一種技術(shù)叫做數(shù)據(jù)流分析，分析程序中的變量在哪里賦值、在哪里使用、在哪里失效，分析結(jié)果可以用于常量合并，常量傳播等優(yōu)化，進一步可以死代碼消除。但有時這些優(yōu)化不是程序所需要的，這時可以用volatile關(guān)鍵字禁止做這些優(yōu)化，volatile的字面含義是易變的，它有下面的作用： 

1. 不會在兩個操作之間把volatile變量緩存在寄存器中。在多任務(wù)、中斷、甚至setjmp環(huán)境下，變量可能被其他的程序改變，編譯器自己無法知道，volatile就是告訴編譯器這種情況。
2. 不做常量合并、常量傳播等優(yōu)化，所以像下面的代碼：

volatile int i = 1;
if (i > 0) ...

if的條件不會當(dāng)作無條件真。

• 對volatile變量的讀寫不會被優(yōu)化掉。如果你對一個變量賦值但后面沒用到，編譯器常?？梢允÷阅莻€賦值操作，然而對Memory Mapped IO的處理是不能這樣優(yōu)化的。 

 前面有人說volatile可以保證對內(nèi)存操作的原子性，這種說法不大準(zhǔn)確，其一，x86需要LOCK前綴才能在SMP下保證原子性，其二，RISC根本不能對內(nèi)存直接運算，要保證原子性得用別的方法，如atomic_inc。

    對于jiffies，它已經(jīng)聲明為volatile變量，我認(rèn)為直接用jiffies++就可以了，沒必要用那種復(fù)雜的形式，因為那樣也不能保證原子性。
    你可能不知道在Pentium及后續(xù)CPU中，下面兩組指令

inc jiffies 
;;
mov jiffies, %eax
inc %eax
mov %eax, jiffies

作用相同，但一條指令反而不如三條指令快。
編譯器優(yōu)化 → C關(guān)鍵字volatile → memory破壞描述符zz

    “memory”比較特殊，可能是內(nèi)嵌匯編中最難懂部分。為解釋清楚它，先介紹一下編譯器的優(yōu)化知識，再看C關(guān)鍵字volatile。最后去看該描述符。
編譯器優(yōu)化介紹 
     內(nèi)存訪問速度遠不及CPU處理速度，為提高機器整體性能，在硬件上引入硬件高速緩存Cache，加速對內(nèi)存的訪問。另外在現(xiàn)代CPU中指令的執(zhí)行并不一定嚴(yán)格按照順序執(zhí)行，沒有相關(guān)性的指令可以亂序執(zhí)行，以充分利用CPU的指令流水線，提高執(zhí)行速度。以上是硬件級別的優(yōu)化。再看軟件一級的優(yōu)化：一種是在編寫代碼時由程序員優(yōu)化，另一種是由編譯器進行優(yōu)化。編譯器優(yōu)化常用的方法有：將內(nèi)存變量緩存到寄存器；調(diào)整指令順序充分利用CPU指令流水線，常見的是重新排序讀寫指令。對常規(guī)內(nèi)存進行優(yōu)化的時候，這些優(yōu)化是透明的，而且效率很好。由編譯器優(yōu)化或者硬件重新排序引起的問題的解決辦法是在從硬件（或者其他處理器）的角度看必須以特定順序執(zhí)行的操作之間設(shè)置內(nèi)存屏障（memory barrier），linux 提供了一個宏解決編譯器的執(zhí)行順序問題。
void Barrier(void)
     這個函數(shù)通知編譯器插入一個內(nèi)存屏障，但對硬件無效，編譯后的代碼會把當(dāng)前CPU寄存器中的所有修改過的數(shù)值存入內(nèi)存，需要這些數(shù)據(jù)的時候再重新從內(nèi)存中讀出。
Memory 
      有了上面的知識就不難理解Memory修改描述符了，Memory描述符告知GCC：
1）不要將該段內(nèi)嵌匯編指令與前面的指令重新排序；也就是在執(zhí)行內(nèi)嵌匯編代碼之前，它前面的指令都執(zhí)行完畢
2）不要將變量緩存到寄存器，因為這段代碼可能會用到內(nèi)存變量，而這些內(nèi)存變量會以不可預(yù)知的方式發(fā)生改變，因此GCC插入必要的代碼先將緩存到寄存器的變量值寫回內(nèi)存，如果后面又訪問這些變量，需要重新訪問內(nèi)存。
     如果匯編指令修改了內(nèi)存，但是GCC 本身卻察覺不到，因為在輸出部分沒有描述，此時就需要在修改描述部分增加“memory”，告訴GCC 內(nèi)存已經(jīng)被修改，GCC 得知這個信息后，就會在這段指令之前，插入必要的指令將前面因為優(yōu)化Cache 到寄存器中的變量值先寫回內(nèi)存，如果以后又要使用這些變量再重新讀取。
     使用“volatile”也可以達到這個目的，但是我們在每個變量前增加該關(guān)鍵字，不如使用“memory”方便。

volatile的重要性對于搞嵌入式的程序員來說是不言而喻的，對于volatile的了解程度常常被不少公司在招聘嵌入式編程人員面試的時候作為衡量一個應(yīng)聘者是否合格的參考標(biāo)準(zhǔn)之一，為什么volatile如此的重要呢？這是因為嵌入式的編程人員要經(jīng)常同中斷、底層硬件等打交道，而這些都用到volatile，所以說嵌入式程序員必須要掌握好volatile的使用。

其實就象讀者所熟悉的const一樣，volatile是一個類型修飾符。在開始講解volatile之前我們先來講解下接下來要用到的一個函數(shù)，知道如何使用該函數(shù)的讀者可以跳過該函數(shù)的講解部分。

原型：

int gettimeofday ( struct timeval * tv , struct timezone * tz )；

頭文件

#include <sys/time.h>

功能：獲取當(dāng)前時間

返回值：如果成功返回0，失敗返回－1，錯誤代碼存于errno中。

gettimeofday()會把目前的時間用tv所指的結(jié)構(gòu)返回，當(dāng)?shù)貢r區(qū)的信息則放到tz所指的結(jié)構(gòu)中。
timeval結(jié)構(gòu)定義為:

struct timeval{
 long tv_sec; 
 long tv_usec; 
};

timezone 結(jié)構(gòu)定義為:

struct timezone{
 int tz_minuteswest; 
 int tz_dsttime; 
};

先來說說timeval結(jié)構(gòu)體，其中的tv_sec存放的是秒，而tv_usec存放的是微秒。其中的timezone成員變量我們很少使用，在此簡單的說說它在gettimeofday()函數(shù)中的作用是把當(dāng)?shù)貢r區(qū)的信息則放到tz所指的結(jié)構(gòu)中，在其中tz_minuteswest變量里存放的是和Greenwich 時間差了多少分鐘，tz_dsttime日光節(jié)約時間的狀態(tài)。我們在此主要的是關(guān)注前一個成員變量timeval，后一個我們在此不使用，所以使用gettimeofday()函數(shù)的時候我們把有一個參數(shù)設(shè)定為NULL，下面先來看看一段簡單的代碼。

#include <stdio.h>
#include <sys/time.h>

int main(int argc, char * argv[])
{
 struct timeval start,end;
 gettimeofday( &start, NULL ); /*測試起始時間*/
 double timeuse;
 int j;
 for(j=0;j<1000000;j++)
 ;
 gettimeofday( &end, NULL ); /*測試終止時間*/
 timeuse = 1000000 * ( end.tv_sec - start.tv_sec ) + end.tv_sec - start.tv_sec ;
 timeuse /= 1000000;
printf("運行時間為：%f\n",timeuse);

 return 0;

}
root@ubuntu:/home# ./p

運行時間為：

0.002736

現(xiàn)在來簡單的分析下代碼，通過end.tv_sec - start.tv_sec 我們得到了終止時間跟起始時間以秒為單位的時間間隔，然后使用end.tv_sec - start.tv_sec 得到終止時間跟起始時間以微妙為單位的時間間隔。因為時間單位的原因，所以我們在此對于( end.tv_sec - start.tv_sec ) 得到的結(jié)果乘以1000000轉(zhuǎn)換為微秒進行計算，之后再使用timeuse /= 1000000;將其轉(zhuǎn)換為秒?，F(xiàn)在了解了如何通過gettimeofday()函數(shù)來測試start到end代碼之間的運行時間，那么我們現(xiàn)在接下來看看volatile修飾符。

通常在代碼中我們?yōu)榱朔乐挂粋€變量在意想不到的情況下被改變，我們會將變量定義為volatile，這從而就使得編譯器就不會自作主張的去“動”這個變量的值了。準(zhǔn)確點說就是每次在用到這個變量時必須每次都重新從內(nèi)存中直接讀取這個變量的值，而不是使用保存在寄存器里的備份。

在舉例之前我們先大概的說下Debug和Release 模式下編譯方式的區(qū)別，Debug 通常稱為調(diào)試版本，它包含調(diào)試信息，并且不作任何優(yōu)化，便于程序員調(diào)試程序。Release 稱為發(fā)布版本，它往往是進行了各種優(yōu)化，使得程序在代碼大小和運行速度上都是最優(yōu)的，以便用戶很好地使用。大致的知道了Debug和Release的區(qū)別之后，我們下面來看看一段代碼。

#include <stdio.h>

void main()
{
int a=12;
printf("a的值為:%d\n",a);
__asm {mov dword ptr [ebp-4], 0h}
int b = a;
printf("b的值為:%d\n",b);
}

分析下上面的代碼，我們使用了一句__asm {mov dword ptr [ebp-4], 0h}來修改變量a在內(nèi)存中的值。前面已經(jīng)講解了Debug和Release 編譯方式的區(qū)別，那么我們現(xiàn)在來對比看下結(jié)果。注：使用vc6編譯運行，如無特殊說明，均在linux環(huán)境下編譯運行。讀者自己在編譯的時候別忘了選擇編譯運行的模式。

使用Debug模式的結(jié)果為：

a的值為:12 
b的值為:0 
Press any key to continue 

使用Release模式的結(jié)果為：

a的值為:12 
b的值為:12 
Press any key to continue 

看看上面的運行結(jié)果我們發(fā)現(xiàn)在Release模式進行了優(yōu)化之后b的值為了12，但是使用Debug模式的時候b的值為0。為什么會出現(xiàn)這樣的情況呢？我們先不說答案，再來看看下面一段代碼。注：使用vc6編譯運行

#include <stdio.h> 
 
void main() 
{ 
int volatile a=12; 
printf("a的值為:%d\n",a); 
__asm {mov dword ptr [ebp-4], 0h} 
int b = a; 
printf("b的值為:%d\n",b); 
} 

使用Debug模式的結(jié)果為：

a的值為:12 
b的值為:0 
Press any key to continue 

使用Release模式的結(jié)果為：

a的值為:12 
b的值為:0 
Press any key to continue 

我們發(fā)現(xiàn)這種情況下不管使用Debug模式還是Release模式都是一樣的結(jié)果?，F(xiàn)在我們就來分析下，在此之前我們先說了Debug和Release 模式下編譯方式的區(qū)別。

先分析上一段代碼，由于在Debug模式下我們并沒有對代碼進行優(yōu)化，所以對于在代碼中每次使用a值得時候都是從它的內(nèi)存地址直接讀取的，所以在我們使用了__asm {mov dword ptr [ebp-4], 0h}語句改變了a的值之后，接下來使用a值的時候從內(nèi)存中直接讀取，所以得到的是更新后的a值；但是當(dāng)我們在Release模式下運行的時候，發(fā)現(xiàn)b的值為a之前的值，而不是我們更新后的a值，這是由于編譯器在優(yōu)化的過程中做了優(yōu)化處理。編譯器發(fā)現(xiàn)在對a賦值之后沒有再次改變a的值，所以編譯器把a的值備份在了一個寄存器中，在之后的操作中我們再次使用a值的時候就直接操作這個寄存器，而不去讀取a的內(nèi)存地址，因為讀取寄存器的速度要快于直接讀取內(nèi)存的速度。這就使得了讀到的a值為之前的12。而不是更新后的0。

第二段代碼中我們使用了一個volatile修飾符，這種情況下不管在什么模式下都得到的是更新后的a的值，因為volatile修飾符的作用就是告訴編譯器不要對它所修飾的變量進行任何的優(yōu)化，每次取值都要直接從內(nèi)存地址得到。從這兒我們可以看出，對于我們代碼中的那些易變量，我們最好使用volatile修飾，以此來得到每次對其進行更新后的值。為了加深下大家的印象我們再來看看下面一段代碼。

#include <stdio.h> 
#include <sys/time.h> 
 
int main(int argc, char * argv[]) 
{ 
 struct timeval start,end; 
 gettimeofday( &start, NULL ); /*測試起始時間*/ 
 double timeuse; 
 int j; 
 for(j=0;j<10000000;j++) 
  ; 
 gettimeofday( &end, NULL ); /*測試終止時間*/ 
 timeuse = 1000000 * ( end.tv_sec - start.tv_sec ) + end.tv_usec -start.tv_usec; 
 timeuse /= 1000000; 
printf("運行時間為：%f\n",timeuse); 
 
 return 0; 
 
} 

與之前我們測試時間的代碼一樣，我們只是增大了for()循環(huán)的次數(shù)。

先來看看我們不使用優(yōu)化的結(jié)果：

root@ubuntu:/home# gcc time.c -o p 
root@ubuntu:/home# ./p 
運行時間為：0.028260 

使用了優(yōu)化的運行結(jié)果：

root@ubuntu:/home# gcc -o p time.c -O2 
root@ubuntu:/home# ./p 
運行時間為：0.000001 

從結(jié)果顯然可以看出差距如此之大，但是如果我們在上面的代碼中修改一下int j為int  volatile j之后再來看看如下代碼：

#include <stdio.h> 
#include <sys/time.h> 
 
int main(int argc, char * argv[]) 
{ 
 struct timeval start,end; 
 gettimeofday( &start, NULL ); /*測試起始時間*/ 
 double timeuse; 
 int volatile j; 
 for(j=0;j<10000000;j++) 
  ; 
 gettimeofday( &end, NULL ); /*測試終止時間*/ 
 timeuse = 1000000 * ( end.tv_sec - start.tv_sec ) + end.tv_usec -start.tv_usec; 
 timeuse /= 1000000; 
printf("運行時間為：%f\n",timeuse); 
 
 return 0; 
 
} 

先來看看我們不使用優(yōu)化的運行結(jié)果為：

root@ubuntu:/home# gcc time.c -o p 
root@ubuntu:/home# ./p 
運行時間為：0.027647 

使用了優(yōu)化的運行結(jié)果為：

root@ubuntu:/home# gcc -o p time.c -O2 
root@ubuntu:/home# ./p 
運行時間為：0.027390 

我們發(fā)現(xiàn)此時此刻不管是否使用優(yōu)化語句運行，時間幾乎沒有變化，只是有微小的差異，這微小的差異是由于計算機本身所導(dǎo)致的。所以我們通過對于上面一個沒有使用volatile和下面一個使用了volatile的對比結(jié)果可知，使用了volatile的變量在使用優(yōu)化語句是for()循環(huán)并沒有得到優(yōu)化，因為for()循環(huán)執(zhí)行的是一個空操作，那么通常情況下使用了優(yōu)化語句使得這個for()循環(huán)被優(yōu)化掉，根本就不執(zhí)行。就好比編譯器在編譯的過程中將i的值設(shè)置為大于或者等于10000000的一個數(shù)，使得for()循環(huán)語句不會執(zhí)行。但是由于我們使用了volatile，使得編譯器就不會自作主張的去動我們的i值，所以循環(huán)體得到了執(zhí)行。舉這個例子的原因是要讓讀者牢記，如果我們定義了volatile變量，那么它就不會被編譯器所優(yōu)化。

當(dāng)然volatile還有那些值得注意的地方呢？由于訪問寄存器的速度要快過直接訪問內(nèi)存的速度，所以編譯器一般都會作減少對于內(nèi)存的訪問，但是如果將變量加上volatile修飾，則編譯器保證對此變量的讀寫操作都不會被優(yōu)化。這樣說可能有些抽象了，再看看下面的代碼，在此就簡要的寫出幾步了。

main()

{

  int i=o;

  while(i==0)

  {

     ……

  }

}

分析以上代碼，如果我們沒有在while循環(huán)體結(jié)構(gòu)里面改變i的值，編譯器在編譯的過程中就會將i的值備份到一個寄存器中，每次執(zhí)行判斷語句時就從該寄存器取值，那么這將是一個死循環(huán)，但是如果我們做如下的修改：

main()

{

  int volatile i=o;

  while(i==0)

  {

     ……

  }

}

我們在i的前面加上了一個volatile，假設(shè)while()循環(huán)體里面執(zhí)行的是跟上一個完全一樣的操作，但是這個時候就不能說是一個死循環(huán)了，因為編譯器不會再對我們的i值進行"備份"操作了，每次執(zhí)行判斷的時候都會直接從i的內(nèi)存地址中讀取，一旦其值發(fā)生變化就退出循環(huán)體。

最后給出一點就是在實際使用中volatile的使用的場合大致有以下幾點：

1、中斷服務(wù)程序中修改的供其它程序檢測的變量需要加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、存儲器映射的硬件寄存器通常也要加volatile說明，因為每次對它的讀寫都可能有不同意義。

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