对关键字‘volatile’的理解 09.12.23

09.12.23

volatile 关键字表示字段可能被多个并发执行线程修改。声明为 volatile 的字段不受编译器优化（假定由单个线程访问）的限制。这样可以确保该字段在任何时间呈现的都是最新的值。

 

其实Volatile是由于编译器优化所造成的一个Bug而引入的关键字。
int a = 10;
int b = a;
int c = a;
理论上来讲每次使用a的时候都应该从a的地址来读取变量值，但是这存在一个效率问题，就是每次使用a都要去内存中取变量值，然后再通过系统总线传到CPU处理，这样开销会很大。所以那些编译器优化者故作聪明，把a读进CPU的cache里，像上面的代码，假如a在赋值期间没有被改变，就直接从CPU的cache里取a的副本来进行赋值。但是bug也显而易见，当a在赋给b之后，可能a已经被另一个线程改变而重新写回了内存，但这个线程并不知道，依旧按照原来的计划从CPU的cache里读a的副本进来赋值给c（就是说，在一个函数内，这个变量是没有被改变的，则编译器就认为他是没有改变的，其实由于这个变量指向的地址的值被很多的函数同时用了，别的函数在b=a到c=a这段时间把a给改变了），结果不幸发生了。
于是编译器的开发者为了补救这一bug，提供了一个Volatile让开发人员为他们的过失埋单，或者说提供给开发人员了一个选择效率的权利。当变量加上了Volatile时，编译器就老老实实的每次都从内存中读取这个变量值，否则就还按照优化的方案从cache里读。

 

理解：简单的说就是加上的volatile后，编译器编译到这个关键字的时候就到内存中去取值，不在catch中取，因为由于不可知的原因，内存中这个变量的值改变了，和在catch中的值不相等了。当我们要取得当前变量值的时候其实是想取该变量在内存中的真正的值，到catch中去取的原因是由于可以提高速度。可是由于现在catch中的该变量的值不可靠了，我们只好老老实实的到内存中去取改变量的值。

 

1). 一个参数既可以是const还可以是volatile吗？解释为什么。
2). 一个指针可以是volatile 吗？解释为什么。
3). 下面的函数有什么错误：
int square(volatile int *ptr)
{
return *ptr * *ptr;
}
下面是答案：
1). 是的。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). 是的。尽管这并不很常见。一个例子是当一个中服务子程序修该一个指向一个buffer的指针时。
3). 这段代码的有个恶作剧。这段代码的目的是用来返指针*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)
{
int a,b;
a = *ptr;
b = *ptr;
return a * b;
}
由于*ptr的值可能被意想不到地该变，因此a和b可能是不同的。结果，这段代码可能返不是你所期望的平方值！正确的代码如下：
long square(volatile int *ptr)
{
int a;
a = *ptr;
return a * a;
}

 

 

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由不同意义;

另外,以上这几种情况经常还要同时考虑数据的完整性（相互关联的几个标志读了一半被打断了重写）,在1中可以通过关中断来实现,2中可以禁止任务调度,3中则只能依靠硬件的良好设计了。

 

void main (void)
{
volatile int i;
int j;

i = 1;  //1  不被优化 i=1
i = 2;  //2  不被优化 i=2

i = 3;  //3  不被优化 i=3

j = 1;  //4  被优化
j = 2;  //5  被优化
j = 3;  //6  j = 3
}
其实j = 1 j = 2 这两步在编译器眼里是不存在的，编译器只找j的最终值。