枫芸志

volatile关键字的作用：防止变量被编译器优化

volatile关键字是一种类型修饰符，用它声明的类型变量，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。 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。

其中关键在于两个地方：     
 
1. 编译器的优化

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. 在什么情况下会用到




• 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  

 

再附一篇写得不错的介绍文章：

用volatile关键字防止变量被编译器优化

volatile 是在C、C++、Java等中语言中的一种修饰关键字。

这个关键字在嵌入式系统中，是一个非常重要的一个使用。尽管在一般的Application中，可能很多人都不需要使用这个。但是在单片机中，如果不熟悉这个关键字，很有可能产生想像不到的意外。

那么，我就来谈谈Volatile的意义--

volatile在ANSI C(C89)以后的C标准规格和const一起被包含在内。在标准C中，这些关键字是必定存在的。

关于volatile的意义，根据标准C的定义、volatile的目的是，避免进行默认的优化处理．比如说对于编译器优化的功能，如果从编译器看来，有些多余的代码的话，编译器就会启动优化程序，并删除一些代码，但是这在嵌入式系统中很有可能是关键性的处理，必须不能保证被编译器删掉，所以提供了Volitile来声明，告诉编译器无论如何都不要删掉我。

举个例子，比如说下面条件的一段代码

extern int event_flag

void poll_event()
{
while (event_flag == 0) {
    /* 不操作event_flag */
    ....
}
....
}

我们不再循环中改变这里的event_flag的值，这样的话，event_flag 看起来就像是多余的，因此单片机编译器可能把此程序看为下段程序

void poll_event()
{
if (event_flag == 0) {
    while (1) {
      /* 不对event_flag操作 */
    ....
    }
}
....
}

对于一般的编译器，一般都会把程序优化成上述程序。这样的优化确实可以提高代码速度，比如while循环中不再需要对条件的判断，所以很快，但是这是正确的吗？

对于单线程的程序，这是没有问题的，因为event_flag 就永远不会改变，但是对于多线程程序，RTOS的多任务处理的话，event_flag 的值可能被其他线程改变，这样问题就来了，因为被优化的代码并不具备对用event_flag 变化的能力。因此导致错误的意想不到的结果，如果此代码在ECU上执行的话，那我们的小命可就有可能没了。。。。

为了避免这种情况，我们使用volatile关键字来防止程序被编译器优化。具体的使用方法，我们用下面的程序来说明’

extern volatile int event_flag

这样声明event_flag全局变量的话，就不用担心event_flag 被优化掉，程序将按照设计来运行。

■还有一个例子对于条件分歧以外，还有一下的例子

extern int* p_regster1;
extern int* p_regster2;

void set_regester2(int val)
{
/*在单片机中，必须进行的设定*/
*p_register1 = 1;
*p_register2 = 0;
*p_register2 = val;
*p_register1 = 0;
}

您可能看到p_register1 被赋值两次，还有p_register2也是，编译器认为，你怎么这么笨，定义两次，于是就把成程序优化为下面

void set_regester2(int val)
{
*p_register2 = val;
*p_register1 = 0;
}

这样的话，我们所规定的程序没有办法设置，可能导致一些想不到的问题。

为了回避这个问题，我们必须用Volitile来避免这个问题

extern volitile int* p_regster1;
extern volitile int* p_regster2;

现在单片机的编译器越来越先进，在很多地方，我们不再需要直接写汇编代码，但是在如果对编译器的优化程序没有深刻的理解，像上面的问题，就很危险，因为嵌入式工作在无人的环境中，因此对于编译器的理解，还有要需要一定程序的学习。

来源：用volatile关键字防止变量被编译器优化




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标签： C • C++ • Java
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