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volatile关键字在C中的作用

C/C++ 中的 volatile 关键字和 const 对应,用来修饰变量,通常用于建立语言级别的 memory barrier。

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。

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。

这说明这个 volatile 关键字发挥了它的作用。其实不只是内嵌汇编操纵栈"这种方式属于编译无法识别的变量改变,另外更多的可能是多线程并发访问共享变量时,一个线程改变了变量的值,怎样让改变后的值对其它线程 visible。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;

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 const 或 volatile 的:

const char* cpch;
volatile char* vpch;

指针自身的值——一个代表地址的整数变量,是 const 或 volatile 的:

char* const pchc;
char* volatile pchv;

注意:

  • 可以把一个非volatile int赋给volatile int,但是不能把非volatile对象赋给一个volatile对象。???
  • 除了基本类型外,对用户定义类型也可以用volatile类型进行修饰。
  • C++中一个有volatile标识符的类只能访问它接口的子集,一个由类的实现者控制的子集。用户只能用const_cast来获得对类型接口的完全访问。此外,volatile向const一样会从类传递到它的成员。

多线程下的volatile

有些变量是用 volatile 关键字声明的。当两个线程都要用到某一个变量且该变量的值会被改变时,应该用 volatile 声明,该关键字的作用是防止优化编译器把变量从内存装入 CPU 寄存器中。如果变量被装入寄存器,那么两个线程有可能一个使用内存中的变量,一个使用寄存器中的变量,这会造成程序的错误执行。volatile 的意思是让编译器每次操作该变量时一定要从内存中真正取出,而不是使用已经存在寄存器中的值。