C语言volatile解析

在百度百科中volatile关键字是这样解释的：

volatile是一个特征修饰符（type specifier）。volatile的作用是作为指令关键字，确保本条指令不会因编译器的优化而省略，且要求每次直接读值。一般在以下场景中使用：

• 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

仅看上述内容总感觉让人不够直观，与其绞尽脑汁去细品，不如直接写段代码，看看无volatile和带volatile的变量在编译后生成的汇编代码有哪些区别。

因为笔者相对熟悉arm平台，所以选用了armcc编译器，版本为：ARM Compiler 5.06 update 6 (build 750)，优化等级为O3，操作系统平台为Windows 10.0.18362，具体编译命令如下：

armcc.exe -O3 -S D:volatile测试volatile.c -o D:volatile测试volatile.s

无volatile代码如下：

int a=1;
int b=2;
int c;
int main()
{
    b=a;
    c=b;
    return 0;
}

使用volatile修饰变量b，修改后的代码（带volatile）如下：

int a=1;
volatile int b=2;
int c;
int main()
{
    b=a;
    c=b;
    return 0;
}

无volatile代码生成的关键汇编（部分）如下：

main PROC
        LDR      r0,|L0.24|
        LDR      r1,[r0,#0]  ; 将变量a载入到寄存器r1
        STR      r1,[r0,#4]  ; 将寄存器r1存储至变量b
        STR      r1,[r0,#8]  ; 将寄存器r1存储至变量c
        MOV      r0,#0
        BX       lr
        ENDP

而带volatile代码生成的汇编如下：

main PROC
        LDR      r0,|L0.28|
        LDR      r1,[r0,#0]  ; 将变量a载入寄存器r1
        STR      r1,[r0,#4]  ; 将寄存器r1存储至变量b
        LDR      r1,[r0,#4]  ; 将变量b载入寄存器r1
        STR      r1,[r0,#8]  ; 将寄存器r1存储至变量c
        MOV      r0,#0
        BX       lr
        ENDP

对此，我们可以清楚的发现：在未使用volatile的汇编代码中，当变量b赋值给变量c时，直接将寄存器r1更新至变量c；而在使用volatile修饰变量b以后，同样变量b赋值给变量c时，先把变量b的值更新至寄存器r1（强制更新，红底色代码）,再把寄存器r1更新至变量c。使用volatile修饰的变量会被编译器标记为易改变的变量，编译器在处理该变量赋值操作时会添加同步该变量（内存）至寄存器的操作。