C++中的volatile - 技术栈

volatile的本意是"易变的"，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寄存。例如：

cpp 复制代码

volatile int i=10;
 
int a = i;
 
。。。//其他代码，并未明确告诉编译器，对i进行过操作
 
int b = i;

volatile 指出 i是随时可能发生变化的，每次使用它的时候必须从i的地址中读取，因而编译器生成的汇编代码会重新从i的地址读取数据放在b中。而优化做法是，由于编译器发现两次从i读数据的代码之间的代码没有对i进行过操作，它会自动把上次读的数据放在b中。而不是重新从i里面读。这样以来，如果i是一个寄存器变量或者表示一个端口数据就容易出错，所以说volatile可以保证对特殊地址的稳定访问。

cpp 复制代码

#include <iostream>
using namespace std;

int main(int argc,char* argv[])
{
    int i=10;
    int a=i;
    cout<<a<<endl;
    _asm
    {
        mov dword ptr [ebp-4],80
    }
    int b=i;
    cout<<b<<endl;
}

程序在VS2012环境下生成Release版本，输出结果是：

阅读以上程序，注意以下几个要点：

以上代码必须在Release模式下考查，因为只有Release模式下才会对程序代码进行优化，而这种优化在变量共享的环境下容易引发问题。

在语句b=i；之前，已经通过内联汇编代码修改了i的值，但是i的变化却没有反映到b中，如果i是一个被多个任务共享的变量，这种优化带来的错误很可能是致命的。

汇编代码[ebp-4]表示变量i的存储单元，因为ebp是扩展基址指针寄存器，存放函数所属栈的栈底地址，先入栈，占用4个字节。随着函数内申明的局部变量的增多，esp（栈顶指针寄存器）就会相应的减小，因为栈的生长方向由高地址向低地址生长。i为第一个变量，栈空间已被ebp入栈占用了4个字节，所以i的地址为ebp-i，[ebp-i]则表示变量i的存储单元。

加上volatile关键字

cpp 复制代码

#include <stdio.h>
 
void main()
 
{
 
volatile int i=10;
 
int a = i;
 
 
 
printf("i= %d/n",a);
 
__asm {
 
 mov dword ptr [ebp-4], 20h
 
}
 
 
 
int b = i;
 
printf("i= %d/n",b);
 
}

在调试版本和release版本运行程序，输出都是：

i = 10

i = 32

这说明这个volatile关键字发挥了它的作用！

总结：建议编译器不要对该变量进行优化

扩展问题：

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：

cpp 复制代码

    int square(volatile int *ptr)
     
             {
     
                  return *ptr * *ptr;
     
             }

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：

cpp 复制代码

     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：

cpp 复制代码

     long square(volatile int *ptr)
     
         {
     
                int a;
     
                a = *ptr;
     
                return a * a;
     
         }
         ```