【一篇即毕业系列】C++的volatile关键字从基础到通天。

文章目录

  • volatile关键字
    • [什么时候使用 volatile 关键字?](#什么时候使用 volatile 关键字?)
    • [volatile 修饰结构体时,结构体的成员也是 volatile 的吗](#volatile 修饰结构体时,结构体的成员也是 volatile 的吗)
    • volatile可以保证原子性吗
    • tips:

volatile关键字

本系列的所有文章都如同本章一样优秀,欢迎多多关注!

什么时候使用 volatile 关键字?

直接看下面代码:

cpp 复制代码
int a = 100;

while (a == 100) {
    // code
}

这段程序编译时,如果编译器发现程序始终没有企图改变a的值,那它可能就会优化这段代码,变成 while(true) 的死循环使得程序执行的更快,然而这种优化有时候会变成过度优化,编译器有时候可能没有意识到程序会改变a的值,却做了这种优化导致程序没有产生预期的行为。

这里为了产生预期的行为,需要阻止编译器做这种优化,可以使用 volatile 关键字修饰。

cpp 复制代码
volatile int a = 100;

volatile 关键字和 const 关键字相对应,const 关键字告诉编译器其修饰的变量是只读的,编译器根据只读属性做一些操作,而 volatile 关键字告诉编译器其修饰的变量是易变的,同理编译器根据易变属性也会做一些操作。它会确保修饰的变量每次都读操作都从内存里读取,每次写操作都将值写到内存里。

volatile 关键字就是给编译器做个提示,告诉编译器不要对修饰的变量做过度的优化,提示编译器该变量的值可能会以其它形式被改变。

volatile 修饰结构体时,结构体的成员也是 volatile 的吗

cpp 复制代码
struct A {
    int data;
};
volatile A a;
const A b;

答案是结构体内所有的都是 volatile,引用c++标准里的一句话:

Note: volatile is a hint to the implementation to avoid aggressive optimization involving the object because the value of the object might be changed by means undetectable by an implementation. See 1.9 for detailed semantics. In general, the semantics of volatile are intended to be the same in C ++ as they are in C.

这里大体可以理解为一个对象是 volatile,那对象里所有的成员也都是 volatile。其实 const 和 volatile 可以理解为是硬币的两面,我们经常听到看到传说中的CV修饰词就是 const 和 volatile 关键字。

volatile可以保证原子性吗

想必大家都知道答案,volatile 只保证内存可见性,不能保证操作是原子的,拿i++举例:

cpp 复制代码
volatile int i = 0;
i++; // i = i + 1

i++ 相当于 i=i+1,而 i=i+1 其实可以分解为好几步:

  • 先读取 i 的值到 tmp
  • 增加 tmp 的值
  • 把 tmp 的值写回到 i 的地址里

而 volatile 只能保证内存可见,可以理解为上述三步中的每一步都是原子的,但是三步合起来却不一定是原子的,因为在多线程中三步中间可能插入一些其它操作改变了预期的行为,所以volatile不能用在多线程中,多线程中的原子操作还是需要使用 atomic。

tips:

volatile 不能解决多线程安全问题,针对特种内存才需要使用 volatile,它和 atomic 的特点如下:

  • std::atomic 用于多线程访问的数据,且不用互斥量,用于并发编程中
  • volatile 用于读写操作不可以被优化掉的内存,用于特种内存中
相关推荐
三8442 分钟前
Fastjson 漏洞 · 02 · autoType 机制与 checkAutoType
java·fastjson
悠仁さん4 分钟前
【C++】vector 类
开发语言·c++
_upupup14 分钟前
智能指针的原理及简单模拟实现(C++)
开发语言·c++
l1t16 分钟前
DeepSeek总结的OpenZL压缩变换器
c++·算法
无限码力26 分钟前
小红书笔试真题 9.17 - 待发热度重排(C++/Py/Java /Js/Go)
java·小红书·小红书笔试真题·小红书技术岗笔试真题
郝学胜-神的一滴31 分钟前
C++ Templates 01:拨开迷雾,读懂C++模板经典著作
开发语言·c++·程序人生·游戏·游戏引擎·软件构建
卓怡学长32 分钟前
w194基于ssm新能源汽车充电系统小程序
java·小程序·intellij-idea
坤坤子吖39 分钟前
算法学习——高精度加减乘除
c++·笔记·学习·算法
JAVA面经实录91740 分钟前
Java高级后端 · 全套面试通关手册(MySQL)
java·mysql·面试