[C++基础]关键词volatile

volatile概念

volatile 是易变的、不稳定的意思。 

volatile关键字和const 一样是一种类型修饰符，用它修饰的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。

先看看下面的例子：
   int i=10;
   int j = i；//(1)语句
   int k = i；//(2)语句
这时候编译器对代码进行优化，因为在（1）、（2）两条语句中，i 没有被用作左值。这时候编译器认为i 的值没有发生改变，所以在（1）语句时从内存中取出i 的值赋给j 之后，这个值并没有被丢掉，而是在（2）语句时继续用这个值给k 赋值。编译器不会生成出汇编代码重新从内存里取i 的值，这样提高了效率。但要注意：（1）、（2）语句之间i 没有被用作左值才行。
再看另一个例子：
   volatile int i=10;
   int j = i；//(3)语句
   int k = i；//(4)语句
volatile 关键字告诉编译器i 是随时可能发生变化的，每次使用它的时候必须从内存中取出i的值，因而编译器生成的汇编代码会重新从i 的地址处读取数据放在k 中。

这样看来，如果i 是一个寄存器变量或者表示一个端口数据或者是多个线程的共享数据，就容易出错，所以说volatile 可以保证对特殊地址的稳定访问。

一个定义为volatile的变量是说这变量可能会被意想不到地改变，这样，编译器就不会去假设这个变量的值了。精确地说就是，优化器在用到这个变量时必须每次都小心地重新读取这个变量的值，而不是使用保存在寄存器里的备份。下面是volatile变量的几个例子： 
    1). 并行设备的硬件寄存器（如：状态寄存器） 
    2). 一个中断服务子程序中会访问到的非自动变量(Non-automatic variables) 
    3). 多线程应用中被几个任务共享的变量 
    回答不出这个问题的人是不会被雇佣的。我认为这是区分C程序员和嵌入式系统程序员的最基本的问题。嵌入式系统程序员经常同硬件、中断、RTOS等等打交道，所用这些都要求volatile变量。不懂得volatile内容将会带来灾难。 

volatile问题    

假设被面试者正确地回答了这几个问题（嗯，怀疑这是否会是这样），我将稍微深究一下，看一下这家伙是不是直正懂得volatile完全的重要性。 
    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断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; 
     } 

总结  

1. 编译器的优化(请高手帮我看看下面的理解) 

• 在本次线程内, 当读取一个变量时，为提高存取速度，编译器优化时有时会先把变量读取到一个寄存器中；以后，再取变量值时，就直接从寄存器中取值； 
• 当变量值在本线程里改变时，会同时把变量的新值copy到该寄存器中，以便保持一致 
• 当变量在因别的线程等而改变了值，该寄存器的值不会相应改变，从而造成应用程序读取的值和实际的变量值不一致 
• 当该寄存器在因别的线程等而改变了值，原变量的值不会改变，从而造成应用程序读取的值和实际的变量值不一致  

2.  在什么情况下会出现

•     并行设备的硬件寄存器（如：状态寄存器）  
•      一个中断服务子程序中会访问到的非自动变量(Non-automatic variables)  
•     多线程应用中被几个任务共享的变量       

补充：  volatile 应该解释为 “ 直接存取原始内存地址 ” 比较合适， “ 易变的 ” 这种解释简直有点误导人；