volatile概述

volatile 关键字是一种类型修饰符，用它声明的类型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。声明时语法：int volatile vInt; 当要求使用 volatile 声明的变量的值的时候，系统总是重新从它所在的内存读取数据，即使它前面的指令刚刚从该处读取过数据。而且读取的数据立刻被保存。

volatile特性

volatile有以下三个特性：

易变性

Volatile关键词的第一个特性：易变性。所谓的易变性，在汇编层面反映出来，就是两条语句，下一条语句不会直接使用上一条语句对应的volatile变量的寄存器内容，而是重新从内存中读取。
不可优化性

“不可优化”特性。volatile告诉编译器，不要对我这个变量进行各种激进的优化，甚至将变量直接消除，保证程序员写在代码中的指令，一定会被执行。
顺序性

C/C++ Volatile关键词前面提到的两个特性，让Volatile经常被解读为一个为多线程而生的关键词：一个全局变量，会被多线程同时访问/修改，那么线程内部，就不能假设此变量的不变性，并且基于此假设，来做一些程序设计。

但是指望volatile解决多线程竞争问题是有很大风险的，除非所用的环境系统不可靠才会为了保险加上volatile，或者是从极限效率考虑来实现很底层的接口。这要求编写者对程序逻辑走向很清楚才行，不然就会出错。

多线程环境下对C/C++ Volatile关键词的使用，可以抽象为下面的伪代码：

这段伪代码，声明另一个Volatile的flag变量。一个线程(Thread1)在完成一些操作后，会修改这个变量。而另外一个线程(Thread2)，则不断读取这个flag变量，由于flag变量被声明了volatile属性，因此编译器在编译时，并不会每次都从寄存器中读取此变量，同时也不会通过各种激进的优化，直接将if (flag == true)改写为if (false == true)。只要flag变量在Thread1中被修改，Thread2中就会读取到这个变化，进入if条件判断，然后进入if内部进行处理。在if条件的内部，由于flag == true，那么假设Thread1中的something操作一定已经完成了，在基于这个假设的基础上，继续进行下面的other things操作。

通过将flag变量声明为volatile属性，很好的利用了本文前面提到的C/C++ Volatile的两个特性：”易变”性；”不可优化”性。按理说，这是一个对于volatile关键词的很好应用，而且看到这里的朋友，也可以去检查检查自己的代码，我相信肯定会有这样的使用存在。

但是，这个多线程下看似对于C/C++ Volatile关键词完美的应用，实际上却是有大问题的。问题的关键，就在于前面标红的文字：由于flag = true，那么假设Thread1中的something操作一定已经完成了。flag == true，为什么能够推断出Thread1中的something一定完成了？其实既然我把这作为一个错误的用例，答案是一目了然的：这个推断不能成立，你不能假设看到flag == true后，flag = true;这条语句前面的something一定已经执行完成了。这就引出了C/C++ Volatile关键词的第三个特性：顺序性。

同样，为了说明C/C++ Volatile关键词的”顺序性”特征，下面给出三个简单的用例：

测试用例一：非Volatile变量

一个简单的示例，全局变量A，B均为非volatile变量。通过gcc O2优化进行编译，你可以惊奇的发现，A，B两个变量的赋值顺序被调换了！！！在对应的汇编代码中，B = 0语句先被执行，然后才是A = B + 1语句被执行。

在这里，我先简单的介绍一下C/C++编译器最基本优化原理：保证一段程序的输出，在优化前后无变化。将此原理应用到上面，可以发现，虽然gcc优化了A，B变量的赋值顺序，但是foo()函数的执行结果，优化前后没有发生任何变化，仍旧是A = 1；B = 0。因此这么做是可行的。

测试用例二：一个Volatile变量

此测试，相对于测试用例一，最大的区别在于，变量B被声明为volatile变量。通过查看对应的汇编代码，B仍旧被提前到A之前赋值，Volatile变量B，并未阻止编译器优化的发生，编译后仍旧发生了乱序现象。

如此看来，C/C++ Volatile变量，与非Volatile变量之间的操作，是可能被编译器交换顺序的。

通过此用例，已经能够很好的说明，本章节前面，通过flag == true，来假设something一定完成是不成立的。在多线程下，如此使用volatile，会产生很严重的问题。

测试用例三：两个Volatile变量

同时将A，B两个变量都声明为volatile变量，再来看看对应的汇编。奇迹发生了，A，B赋值乱序的现象消失。此时的汇编代码，与用户代码顺序高度一直，先赋值变量A，然后赋值变量B。

如此看来，C/C++ Volatile变量间的操作，是不会被编译器交换顺序的。一般说来，volatile用在如下的几个地方：

中断服务程序中修改的供其它程序检测的变量需要加volatile；
多任务环境下各任务间共享的标志应该加volatile；
存储器映射的硬件寄存器通常也要加volatile说明，因为每次对它的读写都可能由不同意义。

C++11标准中明确指出解决多线程的数据竞争问题应该使用原子操作或者互斥锁。

volatile用法

volatile可以修饰对象

volatile int i = 10;
volatile可以修饰函数的形参
```
 int square(volatile int *ptr) 
 { 
 	return *ptr * *ptr; 
 } 
```
由于ptr的值可能随时改变，因此两个ptr是不同的。结果，这段代码可能不返回平方值

和 const 修饰词类似，const 有常量指针和指针常量的说法，volatile 也有相应的概念

 修饰由指针指向的对象、数据是 volatile 的
 volatile char* vpch;  
 指针自身的值——一个代表地址的整数变量，是 volatile 的
 char*volatile pchv;

转载：http://hedengcheng.com/?p=725

解析“volatile”

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volatile特性

volatile用法