嵌入式C之volatile的解釋

當程式執行在某乙個函式內讀取變數時，為了提高訪問速度，編譯器通常會先把變數讀取到乙個暫存器裡，暫存器操作是最快的。然後以後需要再用到這個變數的時候，就直接從暫存器裡拿，而不用再通過記憶體位址去訪問記憶體再取一次了。注意，只有當該變數在本函式內被改變時，暫存器裡的儲存才會更新，才會和這次記憶體的改變保持一致。

而當變數在其他地方，如中斷，其他執行緒等等，被改變的時候，這個時候暫存器裡的儲存是不會更新的，這個時候暫存器裡的值和實際的值就不一致了。加上volatile修飾正是為了防止這種優化。

當變數被volatile修飾時，編譯器不會在用到變數時直接從暫存器裡拿，而是直接去取記憶體位址裡的值，通過這種方法取到的值一定是最新的，實際的值。

volatile 影響編譯器編譯的結果,指出，volatile 變數是隨時可能發生變化的，與volatile變數有關的運算，不要進行編譯優化，以免出錯，（vc++ 在產生release版可執行碼時會進行編譯優化，加volatile關鍵字的變數有關的運算，將不進行編譯優化。）。

例如：

volatile int i=10; 
int j = i; 
... 
int k = i;

volatile 告訴編譯器i是隨時可能發生變化的，每次使用它的時候必須從i的位址中讀取，因而編譯器生成的可執行碼會重新從i的位址讀取資料放在k中。

而優化做法是，由於編譯器發現兩次從i讀資料的**之間的**沒有對i進行過操作，它會自動把上次讀的資料放在k中。而不是重新從i裡面讀。這樣以來，如果 i是乙個暫存器變數或者表示乙個埠資料就容易出錯，所以說volatile可以保證對特殊位址的穩定訪問，不會出錯。

乙個定義為volatile的變數是說這變數可能會被意想不到地改變，這樣，編譯器就不會去假設這個變數的值了。精確地說就是，優化器在用到這個變數時必須每次都小心地重新讀取這個變數的值，而不是使用儲存在暫存器裡的備份。下面是volatile變數的幾個例子：

1 、並行裝置的硬體暫存器（如：狀態暫存器）

2 、乙個中斷服務子程式中會訪問到的非自動變數(non-automatic variables)

3 、多執行緒應用中被幾個任務共享的變數

回答不出這個問題的人是不會被僱傭的。我認為這是區分c程式設計師和嵌入式系統程式設計師的最基本的問題。搞嵌入式的傢伙們經常同硬體、中斷、rtos等等打交道，所有這些都要求用到volatile變數。不懂得volatile的內容將會帶來災難。假設被面試者正確地回答了這是問題（嗯，懷疑是否會是這樣），我將稍微深究一下，看一下這傢伙是不是直正懂得volatile完全的重要性。

1、乙個引數既可以是const還可以是volatile嗎？解釋為什麼。

2、乙個指標可以是volatile 嗎？解釋為什麼。

3、下面的函式有什麼錯誤：

int square(volatile int *ptr)

1、是的。乙個例子是唯讀的狀態暫存器。它是volatile因為它可能被意想不到地改變。它是const因為程式不應該試圖去修改它。

2、是的。儘管這並不很常見。乙個例子是當乙個中服務子程式修該乙個指向乙個buffer的指標時。

3、這段**有點**。這段**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)

嵌入式程式設計中經常用到 volatile這個關鍵字，在網上查了下他的用法可以歸結為以下兩點：

一：告訴compiler不能做任何優化

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。這對device driver程式設計師很有用。

二：表示用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，而不能把他放在cache或暫存器中重複使用。如

volatile char a;   
a=0; 
while(!a)   
doother();

如果沒有 volatile doother()不會被執行

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嵌入式中 volatile 用法

嵌入式C中volatile和const的用法

嵌入式學習（二）嵌入式系統C 語言

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