C关键字volatile

“memory”比较特殊，可能是内嵌汇编中最难懂部分。为解释清楚它，先介绍一下编译器的优化知识，再看C关键字volatile。最后去看该描述符。

1、编译器优化介绍
   内存访问速度远不及CPU处理速度，为提高机器整体性能，在硬件上引入硬件高速缓存Cache，加速对内存的访问。另外在现代CPU中指令的执行并不一定 严格按照顺序执行，没有相关性的指令可以乱序执行，以充分利用CPU的指令流水线，提高执行速度。以上是硬件级别的优化。再看软件一级的优化：一种是在编 写代码时由程序员优化，另一种是由编译器进行优化。编译器优化常用的方法有：将内存变量缓存到寄存器；调整指令顺序充分利用CPU指令流水线，常见的是重 新排序读写指令。对常规内存进行优化的时候，这些优化是透明的，而且效率很好。由编译器优化或者硬件重新排序引起的问题的解决办法是在从硬件（或者其他处 理器）的角度看必须以特定顺序执行的操作之间设置内存屏障（memory barrier），linux 提供了一个宏解决编译器的执行顺序问题。
                            void Barrier(void)
这个函数通知编译器插入一个内存屏障，但对硬件无效，编译后的代码会把当前CPU寄存器中的所有修改过的数值存入内存，需要这些数据的时候再重新从内存中读出。

2、C语言关键字volatile
    C 语言关键字volatile（注意它是用来修饰变量而不是上面介绍的__volatile__）表明某个变量的值可能在外部被改变，因此对这些变量的存取 不能缓存到寄存器，每次使用时需要重新存取。该关键字在多线程环境下经常使用，因为在编写多线程的程序时，同一个变量可能被多个线程修改，而程序通过该变 量同步各个线程，例如：
    DWORD __stdcall threadFunc(LPVOID signal)
    {
       int* intSignal=reinterpret_cast(signal);
       *intSignal=2;
       while(*intSignal!=1)
                 sleep(1000);
       return 0;
    }
该线程启动时将intSignal 置为2，然后循环等待直到intSignal 为1 时退出。显然intSignal的值必须在外部被改变，否则该线程不会退出。但是实际运行的时候该线程却不会退出，即使在外部将它的值改为1，看一下对应的伪汇编代码就明白了：
   mov ax,signal
    label:
    if(ax!=1)
              goto label

   对于C编译器来说，它并不知道这个值会被其他线程修改。自然就把它cache在寄存器里面。记住，C 编译器是没有线程概念的！这时候就需要用到volatile。volatile 的本意是指：这个值可能会在当前线程外部被改变。也就是说，我们要在threadFunc中的intSignal前面加上volatile关键字，这时 候，编译器知道该变量的值会在外部改变，因此每次访问该变量时会重新读取，所作的循环变为如下面伪码所示：
   label:
    mov ax,signal
    if(ax!=1)
             goto label

3、Memory
     有了上面的知识就不难理解Memory修改描述符了，Memory描述符告知GCC：
     1）不要将该段内嵌汇编指令与前面的指令重新排序；也就是在执行内嵌汇编代码之前，它前面的指令都执行完毕
     2）不要将变量缓存到寄存器，因为这段代码可能会用到内存变量，而这些内存变量会以不可预知的方式发生改变，因此GCC插入必要的代码先将缓存到寄存器的变量值写回内存，如果后面又访问这些变量，需要重新访问内存。

   如果汇编指令修改了内存，但是GCC 本身却察觉不到，因为在输出部分没有描述，此时就需要在修改描述部分增加“memory”，告诉GCC 内存已经被修改，GCC 得知这个信息后，就会在这段指令之前，插入必要的指令将前面因为优化Cache 到寄存器中的变量值先写回内存，如果以后又要使用这些变量再重新读取。

   使用“volatile”也可以达到这个目的，但是我们在每个变量前增加该关键字，不如使用“memory”方便。

在大多数情况下，把变量缓存在寄存器中是一个非常有价值的优化方法，如果不用的话很可惜。C和C++给你提供了显式禁用这种缓存优化的机会。如果你声明变 量是使用了volatile修饰符，编译器就不会把这个变量缓存在寄存器里——每次访问都将去存取变量在内存中的实际位置。

volatile关键字是一种类型修饰符，用它声明的类型变量表示可以被某些编译器未知的因素更改

，比如：操作系统、硬件或者其它线程等。遇到这个关键字声明的变量，编译器对访问该变量的

代码就不再进行优化，从而可以提供对特殊地址的稳定访问。

使用该关键字的例子如下：
int volatile nVint;
　　当要求使用volatile 声明的变量的值的时候，系统总是重新从它所在的内存读取数据，即

使它前面的指令刚刚从该处读取过数据。而且读取的数据立刻被保存。

例如：
volatile int i=10;
int a = i;
...
//其他代码，并未明确告诉编译器，对i进行过操作

int b = i;
　　volatile 指出 i是随时可能发生变化的，每次使用它的时候必须从i的地址中读取，因而编

译器生成的汇编代码会重新从i的地址读取数据放在b中。而优化做法是，由于编译器发现两次从

i读数据的代码之间的代码没有对i进行过操作，它会自动把上次读的数据放在b中。而不是重新

从i里面读。这样以来，如果i是一个寄存器变量或者表示一个端口数据就容易出错，所以说vola

tile可以保证对特殊地址的稳定访问。
　　注意，在vc6中，一般调试模式没有进行代码优化，所以这个关键字的作用看不出来。下面

通过插入汇编代码，测试有无volatile关键字，对程序最终代码的影响：
　　首先，用classwizard建一个win32 console工程，插入一个voltest.cpp文件，输入下面的

代码：
　
＃i nclude
void main()
{
 int i=10;
 int a = i;
 
 printf("i= %d\n",a);
 //下面汇编语句的作用就是改变内存中i的值，但是又不让编译器知道
 __asm {
  mov dword ptr [ebp-4], 20h
 }
 
 int b = i;
 printf("i= %d\n",b);
}     
然后，在调试版本模式运行程序，输出结果如下：
i = 10
i = 32
然后，在release版本模式运行程序，输出结果如下：
i = 10
i = 10
输出的结果明显表明，release模式下，编译器对代码进行了优化，第二次没有输出正确的i值。

下面，我们把 i的声明加上volatile关键字，看看有什么变化：
＃i nclude
void main()
{
 volatile int i=10;
 int a = i;
 
 printf("i= %d\n",a);
 __asm {
  mov dword ptr [ebp-4], 20h
 }
 
 int b = i;
 printf("i= %d\n",b);
}     
分别在调试版本和release版本运行程序，输出都是：
i = 10
i = 32
这说明这个关键字发挥了它的作用！