C語言中volatile關鍵字的作用

1.編譯器優化介紹：

由於記憶體訪問速度遠不及cpu處理速度，為提高機器整體效能，在硬體上引入硬體快取記憶體cache，加速對記憶體的訪問。另外在現代cpu中指令的執行並不一定嚴格按照順序執行，沒有相關性的指令可以亂序執行，以充分利用cpu的指令流水線，提高執行速度。以上是硬體級別的優化。再看軟體一級的優化：一種是在編寫**時由程式設計師優化，另一種是由編譯器進行優化。編譯器優化常用的方法有：將記憶體變數快取到暫存器；調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。對常規記憶體進行優化的時候，這些優化是透明的，而且效率很好。由編譯器優化或者硬體重新排序引起的問題的解決辦法是在從硬體（或者其他處理器）的角度看必須以特定順序執行的操作之間設定記憶體屏障（memory barrier），linux 提供了乙個巨集解決編譯器的執行順序問題。

void barrier(void)

這個函式通知編譯器插入乙個記憶體屏障，但對硬體無效，編譯後的**會把當前cpu暫存器中的所有修改過的數值存入記憶體，需要這些資料的時候再重新從記憶體中讀出。

2.volatile總是與優化有關，編譯器有一種技術叫做資料流分析，分析程式中的變數在**賦值、在**使用、在**失效，分析結果可以用於常量合併，常量傳播等優化，進一步可以消除一些**。但有時這些優化不是程式所需要的，這時可以用volatile關鍵字禁止做這些優化。

2.看兩個事例：

1>告訴compiler不能做任何優化

比如要往某一位址送兩指令：

int *ip =…; //裝置位址

*ip = 1; //第乙個指令

*ip = 2; //第二個指令

以上程式compiler可能做優化而成：

int *ip = …;

*ip = 2;

結果第乙個指令丟失。如果用volatile, compiler就不允許做任何的優化，從而保證程式的原意：

volatile int *ip = …;

*ip = 1;

*ip = 2;

即使你要compiler做優化，它也不會把兩次付值語句間化為一。它只能做其它的優化。

2>用volatile定義的變數會在程式外被改變,每次都必須從記憶體中讀取，而不能重複使用放在cache或暫存器中的備份。

例如：

volatile char a;

a=0;

while(!a)

doother();

如果沒有 volatiledoother()不會被執行

3.下面是使用volatile變數的幾個場景：

1>中斷服務程式中修改的供其它程式檢測的變數需要加volatile；

例如:static int i=0;

int main(void)

｝/* interrupt service routine. */

void isr_2(void)

程式的本意是希望isr_2中斷產生時，在main函式中呼叫dosomething函式，但是，由於編譯器判斷在main函式裡面沒有修改過i，因此可能只執行一次對從i到某暫存器的讀操作，然後每次if判斷都只使用這個暫存器裡面的「i副本」，導致dosomething永遠也不會被呼叫。如果將變數加上volatile修飾，則編譯器保證對此變數的讀寫操作都不會被優化（肯定執行）。此例中i也應該如此說明。

2>多工環境下各任務間共享的標誌應該加volatile

3>儲存器對映的硬體暫存器通常也要加voliate，因為每次對它的讀寫都可能有不同意義。

例如：假設要對乙個裝置進行初始化，此裝置的某乙個暫存器為0xff800000。

int *output = (unsigned int *)0xff800000;//定義乙個io埠；

int init(void)

int i;

for(i=0;i< 10;i++)

該程式的目的是用來返指標*ptr指向值的平方，但是，由於*ptr指向乙個volatile型引數，編譯器將產生類似下面的**：

int square(volatile int *ptr)

由於*ptr的值可能被意想不到地該變，因此a和b可能是不同的。結果，這段**可能返不是你所期望的平方值！正確的**如下：

long square(volatile int *ptr)

注意：頻繁地使用volatile很可能會增加**尺寸和降低效能,因此要合理的使用volatile。

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