C語(yǔ)言 volatile 關(guān)鍵字在編譯優(yōu)化過(guò)程中有何作用

初學(xué)的讀者可能不怎么關(guān)心編譯器優(yōu)化的功能，但對(duì)于經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師來(lái)說(shuō)，掌握代碼優(yōu)化是必備技能。

今天講述的話題就是關(guān)于代碼優(yōu)化中，關(guān)鍵字volatile在優(yōu)化過(guò)程中起到的作用。

一、關(guān)鍵字 volatile 是什么？

volatile是一個(gè)類型修飾符（type specifier）。 

volatile的作用是作為指令關(guān)鍵字，確保本條指令不會(huì)因編譯器的優(yōu)化而省略，且要求每次直接讀值。

volatile變量是說(shuō)這變量可能會(huì)被意想不到地改變，這樣，編譯器就不會(huì)去假設(shè)這個(gè)變量的值了。

---來(lái)自百度百科

volatile的定義，應(yīng)該在（讀書(shū)）學(xué)習(xí)時(shí)都看過(guò)無(wú)數(shù)遍，但我相信絕大部分人都沒(méi)有深刻理解其中含義。

當(dāng)你真正編程、開(kāi)發(fā)項(xiàng)目之后，你就會(huì)進(jìn)一步理解其中含義。

二、volatile關(guān)鍵字對(duì)編譯器優(yōu)化的影響

我們都知道編譯器有優(yōu)化代碼的功能，我們常用的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（Keil、 IAR等）都有優(yōu)化選項(xiàng)。

如果不使用關(guān)鍵字 volatile 申明變量，則編譯器可能會(huì)對(duì)變量的訪問(wèn)并生成非預(yù)期的代碼或刪除預(yù)期的功能。

1.何時(shí)使用volatile？

常見(jiàn)使用volatile聲明的情況：

• 訪問(wèn)內(nèi)存映射外設(shè)。

• 在多個(gè)線程之間共享全局變量。

• 在中斷例程或信號(hào)處理程序中訪問(wèn)全局變量。

比如，在STM32代碼中：

#define __O volatile /*!< Defines 'write only' permissions */#define     __IO    volatile             /*!< Defines 'read / write' permissions */

瀏覽代碼，你會(huì)發(fā)現(xiàn)，很多地方都使用了“__IO”，也就是volatile.

在跑系統(tǒng)的項(xiàng)目中，線程間共享的全局變量，建議都加上volatile關(guān)鍵字，這一點(diǎn)，很多人沒(méi)有在意。

2.不使用volatile時(shí)可能出現(xiàn)的問(wèn)題

如果未將變量用volatile聲明，則編譯器會(huì)假定其值不能在其定義的范圍之外進(jìn)行修改。

因此，編譯器可能會(huì)執(zhí)行不需要的優(yōu)化。這可以通過(guò)多種方式表現(xiàn)出來(lái)：

• 在輪詢硬件時(shí)，代碼可能會(huì)陷入循環(huán)。

• 多線程代碼可能會(huì)表現(xiàn)出奇怪的行為。

• 優(yōu)化可能會(huì)導(dǎo)致刪除實(shí)現(xiàn)故意時(shí)序延遲的代碼。

舉例：

自己寫(xiě)一個(gè)延時(shí)函數(shù)：

void Delay(int Cnt){ int i;
 while(Cnt--) { i++; for(i=0; i<10; i++); }}

你在不同優(yōu)化等級(jí)情況下，延時(shí)時(shí)間可能會(huì)不一樣；

同樣的代碼，你在Keil 和 IAR環(huán)境下編譯出來(lái)的延時(shí)時(shí)間也可能不一樣。

當(dāng)然，更深入的理解就會(huì)牽涉到匯編代碼，編譯之后的匯編代碼會(huì)比較直觀的呈現(xiàn)差異。

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