(转)volatile的使用
很多人对Volatile都不太了解，其实Volatile是由于编译器优化所造成的一个Bug而引入的关键字。
int a = 10;
int b = a;
int c = a;
理论上来讲每次使用a的时候都应该从a的地址来读取变量值，但是这存在一个效率问题，就是每次使用a都要去内存中取变量值，然后再通过系统总线传到CPU处理，这样开销会很大。所以那些编译器优化者故作聪明，把a读进CPU的cache里，像上面的代码，假如a在赋值期间没有被改变，就直接从CPU的cache里取a的副本来进行赋值。但是bug也显而易见，当a在赋给b之后，可能a已经被另一个线程改变而重新写回了内存，但这个线程并不知道，依旧按照原来的计划从CPU的cache里读a的副本进来赋值给c，结果不幸发生了。
于是编译器的开发者为了补救这一bug，提供了一个Volatile让开发人员为他们的过失埋单，或者说提供给开发人员了一个选择效率的权利。当变量加上了Volatile时，编译器就老老实实的每次都从内存中读取这个变量值，否则就还按照优化的方案从cache里读。
volatile的本意是一般有两种说法--1.“暂态的”；2.“易变的”。
这两种说法都有可行。但是究竟volatile是什么意思，现举例说明（以Keil-c与a51为例
例子来自Keil FQA）,看完例子后你应该明白volatile的意思了，如果还不明白，那只好
再看一遍了。
例1.
void main (void)
{
volatile int i;
int j;
i = 1; //1 不被优化 i=1
i = 2; //2 不被优化 i=1
i = 3; //3 不被优化 i=1
j = 1; //4 被优化
j = 2; //5 被优化
j = 3; //6 j = 3
}
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例2.
函数：
void func (void)
{
unsigned char xdata xdata_junk;
unsigned char xdata *p = &xdata_junk;
unsigned char t1, t2;
t1 = *p;
t2 = *p;
}
编译的汇编为：
0000 7E00 R MOV R6,#HIGH xdata_junk
0002 7F00 R MOV R7,#LOW xdata_junk
;---- Variable 'p' assigned to Register 'R6/R7' ----
0004 8F82 MOV DPL,R7
0006 8E83 MOV DPH,R6
;!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 注意
0008 E0 MOVX A,@DPTR
0009 F500 R MOV t1,A
000B F500 R MOV t2,A
;!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
000D 22 RET
将函数变为：
void func (void)
{
volatile unsigned char xdata xdata_junk;
volatile unsigned char xdata *p = &xdata_junk;
unsigned char t1, t2;
t1 = *p;
t2 = *p;
}
编译的汇编为：
0000 7E00 R MOV R6,#HIGH xdata_junk
0002 7F00 R MOV R7,#LOW xdata_junk
;---- Variable 'p' assigned to Register 'R6/R7' ----
0004 8F82 MOV DPL,R7
0006 8E83 MOV DPH,R6
;!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
0008 E0 MOVX A,@DPTR
0009 F500 R MOV t1,A ;a处
000B E0 MOVX A,@DPTR
000C F500 R MOV t2,A
;!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
000E 22 RET
比较结果可以看出来，未用volatile关键字时，只从*p所指的地址读一次
如在a处*p的内容有变化，则t2得到的则不是真正*p的内容。
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例3
volatile unsigned char bdata var; // use volatile keyword here
sbit var_0 = var^0;
sbit var_1 = var^1;
unsigned char xdata values[10];
void main (void) {
unsigned char i;
for (i = 0; i < sizeof (values); i++) {
var = values[i];
if (var_0) {
var_1 = 1; //a处
values[i] = var; // without the volatile keyword, the compiler
// assumes that 'var' is unmodified and does not
// reload the variable content.
}
}
}
在此例中，如在a处到下一句运行前，var如有变化则不会，如var=0xff; 则在
values[i] = var;得到的还是values[i] = 1;
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应用举例：
例1.
#define DBYTE ((unsigned char volatile data *) 0)
说明：此处不用volatile关键字，可能得不到真正的内容。
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例2.
#define TEST_VOLATILE_C
//***************************************************************
// verwendete Include Dateien
//***************************************************************
#if __C51__ < 600
#error: !! Keil 版本不正确
#endif
//***************************************************************
// 函数 void v_IntOccured(void)
//***************************************************************
extern void v_IntOccured(void);
//***************************************************************
// 变量定义
//***************************************************************
char xdata cValue1; //全局xdata
char volatile xdata cValue2; //全局xdata
//***************************************************************
// 函数： v_ExtInt0()
// 版本：
// 参数：
// 用途：cValue1++,cValue2++
//***************************************************************
void v_ExtInt0(void) interrupt 0 {
cValue1++;
cValue2++;
}
//***************************************************************
// 函数： main()
// 版本：
// 参数：
// 用途：测试volatile
//***************************************************************
void main() {
char cErg;
//1. 使cErg=cValue1;
cErg = cValue1;
//2. 在此处仿真时手动产生中断INT0,使cValue1++; cValue2++
if (cValue1 != cErg)
v_IntOccured();
//3. 使cErg=cValue2;
cErg = cValue2;
//4. 在此处仿真时手动产生中断INT0,使cValue1++; cValue2++
if (cValue2 != cErg)
v_IntOccured();
//5. 完成
while (1);
}
//***************************************************************
// 函数： v_IntOccured()
// 版本：
// 参数：
// 用途： 死循环
//***************************************************************
void v_IntOccured() {
while(1);
}
仿真可以看出，在没有用volatile时，即2处，程序不能进入v_IntOccured();
但在4处可以进入v_IntOccured();
volatile 影响编译器编译的结果,指出，volatile 变量是随时可能发生变化的，与volatile变量有关的运算，不要进行编译优化，以免出错，（VC++ 在产生release版可执行码时会进行编译优化，加volatile关键字的变量有关的运算，将不进行编译优化。）。
例如：
volatile int i=10;
int j = i;
...
int k = i;
volatile 告诉编译器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，因而编译器生成的可执行码会重新从i的地址读取数据放在k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k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，不会出错。
/**********************
一个定义为volatile的变量是说这变量可能会被意想不到地改变，这样，编译器就不会去假设这个变量的值了。精确地说就是，优化器在用到这个变量时必须每次都小心地重新读取这个变量的值，而不是使用保存在寄存器里的备份。下面是volatile变量的几个例子：
1) 并行设备的硬件寄存器（如：状态寄存器）
2) 一个中断服务子程序中会访问到的非自动变量(Non-automatic variables)
3) 多线程应用中被几个任务共享的变量
回答不出这个问题的人是不会被雇佣的。我认为这是区分C程序员和嵌入式系统程序员的最基本的问题。搞嵌入式的家伙们经常同硬件、中断、RTOS等等打交道，所有这些都要求用到volatile变量。不懂得volatile的内容将会带来灾难。假设被面试者正确地回答了这是问题（嗯，怀疑是否会是这样），我将稍微深究一下，看一下这家伙是不是直正懂得volatile完全的重要性。
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：
int square(volatile int *ptr)
{
return *ptr * *ptr;
}
下面是答案：
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) 这段代码有点变态。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：
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：
long square(volatile int *ptr)
{
int a;
a = *ptr;
return a * a;
}
位操作（Bit manipulation）
//*********************
嵌入式编程中经常用到 volatile这个关键字，在网上查了下他的用法可以归结为以下两点：
int *ip =...; //设备地址
*ip = 1; //第一个指令
*ip = 2; //第二个指令
以上程序compiler可能做优化而成：
int *ip = ...;
*ip = 2;
结果第一个指令丢失。如果用volatile, compiler就不允许做任何的优化，从而保证程序的原意：
volatile int *ip = ...;
*ip = 1;
*ip = 2;
即使你要compiler做优化，它也不会把两次付值语句间化为一。它只能做其它的优化。这对device driver程序员很有用。
如 volatile char a;
a=0;
while(!a){
//do some things;
}
doother();
如果没有 volatile doother()不会被执行
